¿Cuán predecible es la evolución? La respuesta ha sido debatida durante mucho tiempo por los biólogos que lidian con la medida en que la historia afecta la repetibilidad de la evolución.
Una revisión publicada en la edición del 9 de noviembre de ciencia explora la complejidad de la previsibilidad de la evolución con detalles extraordinarios. En ella, los investigadores del Kenyon College, la Universidad Estatal de Michigan y la Universidad de Washington en St. Louis examinan de cerca la evidencia de una serie de estudios empíricos de repetibilidad y contingencia evolutiva en un esfuerzo por interrogar completamenteideas sobre el papel de la contingencia en la evolución.
La cuestión de la previsibilidad de la evolución fue planteada notablemente por el difunto paleontólogo Stephen Jay Gould, quien abogó por la idea de que la evolución es contingente e irrepetible en su libro de 1989 Vida maravillosa . "Reproduce la cinta un millón de veces ... y dudo que algo así Homo sapiens alguna vez evolucionaría de nuevo ", reflexionó Gould, señalando que ser" capaz de "reproducir la cinta" y darle un repaso a la historia sería imposible. Sin embargo, desde la publicación de Vida maravillosa muchos biólogos evolutivos han aceptado este desafío y han llevado a cabo sus propias versiones del experimento de Gould, aunque a escalas más pequeñas. Al hacerlo, han llegado a diferentes conclusiones sobre la interacción entre la aleatoriedad de las mutaciones, los eventos históricos fortuitos y la direccionalidad impartida porseleccion natural.
"La forma en que se desarrolla la historia no es realmente predecible. Los resultados históricos dependen de largas cadenas de eventos cargados de pequeños detalles. Un soldado de la Unión encontró un paquete de puros envuelto con las órdenes de marcha del ejército confederado, lo que llevó ala Batalla de Antietam, que llevó a Lincoln a anunciar la Proclamación de Emancipación. ¿Qué pasaría si esos cigarros no hubieran sido arrojados, o si no hubieran sido encontrados por un soldado de la Unión? La evolución es similar, ya que se desarrolla durante vastos períodos detiempo con largas y únicas cadenas de eventos que involucran muchas posibilidades. Sin embargo, a diferencia de la historia, la evolución tiene la fuerza determinista de la selección natural, pero ese determinismo siempre está en tensión con el cambio. ¿Cómo afecta esa tensión a lo que evoluciona?importante: ¿contingencia sobre los detalles de la historia o el determinismo? ", dijo Zachary Blount, investigador asociado senior de MSU y profesor asistente de biología en el Kenyon College, quien fue el autor principal de la revisión.
Blount se unió a su trabajo por Richard Lenski, el Profesor Distinguido Hannah de Ecología Microbiana en MSU, y Jonathan Losos, Profesor Distinguido por la Universidad William H. Danforth en la Universidad de Washington en St. Louis.
"La idea de reproducir la cinta de la vida, tener un nuevo comienzo, es algo en lo que casi todos han pensado en algún momento de sus propias vidas. También es algo que ha interesado a los biólogos, pero a gran escala de la historia dela vida en la Tierra ", dijo Lenski." Desde que Gould introdujo la metáfora de reproducir la cinta de la vida, muchos estudios han tratado de caracterizar la repetibilidad de la evolución. Lo que nuestra revisión muestra es que no hay una respuesta fácil: a veces la evolución produce soluciones sorprendentemente similares, y otrasveces los linajes en evolución toman caminos muy diferentes, incluso en las mismas circunstancias. Creo que es parte de la fascinación y la belleza de la evolución, que produce tanto lo esperado como lo inesperado, tal vez como en nuestras vidas individuales, pero en una escala mucho mayor ".
El experimento mental de Gould todavía estimula un debate robusto, en parte debido a las inconsistencias que Gould introdujo en la forma en que describió su metáfora de repetición, así como la confusión en torno al concepto de contingencia. Gould a menudo combinaba dos significados comunes de "contingencia": como dependencia de algode lo contrario, y como un evento casual.
"Hay múltiples publicaciones diferentes sobre la idea de Gould, y estas publicaciones no se hablan entre sí", dijo Losos. "Hay estudios de evolución microbiana. Hay todos los estudios de evolución convergente, o falta de evolución convergente. Ytambién hay una literatura filosófica sobre lo que Gould quiso decir cuando dijo: 'reproduce la cinta'. Es decir, más generalmente, cuando hablas sobre el papel de la contingencia, que es el término que usó Gould, ¿qué significa eso realmente?
Su revisión de los estudios empíricos existentes se centró principalmente en tres tipos de "estudios de repetición": experimentos de evolución de laboratorio con organismos de rápida evolución; experimentos realizados en la naturaleza; y experimentos naturales que comparan linajes que evolucionaron en condiciones similares. El análisis exhaustivoreveló una imagen compleja del cambio evolutivo en el que tanto la contingencia como el determinismo son evidentes.
Blount, Lenski y Losos examinaron varios tipos diferentes de experimentos de laboratorio, incluidos los experimentos de reproducción paralela, en los que poblaciones idénticas de un organismo evolucionan por separado en condiciones idénticas, y los experimentos de reproducción analítica, en los que las muestras se congelan de una reproducción paralelaexperimento y luego resucitó y volvió a evolucionar desde diferentes puntos en el tiempo. Esta revisión incluyó el estudio del experimento de evolución a largo plazo con Escherichia coli LTEE, iniciado por Lenski en 1988. El LTEE ha seguido a 12 poblaciones de E. coli , fundada a partir de un solo clon, durante más de 70,000 generaciones. Las muestras de cada población se congelaron cada 500 generaciones, lo que permite a los investigadores comparar directamente las bacterias en evolución con sus ancestros.
Blount, Lenski y Losos también examinaron experimentos que intentan replicar la evolución en entornos naturales. Solo existen unos pocos de estos experimentos hasta la fecha, y su revisión de estos experimentos indicó un alto grado de repetibilidad en las respuestas evolutivas a diferentes condiciones históricas.
Su revisión de estudios comparativos de "experimentos naturales" iluminó aún más la evidencia de la previsibilidad de la evolución. Las características similares pueden evolucionar independientemente en múltiples especies, por ejemplo, lagartijas anolis del Caribe, que evolucionaron por separado rasgos como la longitud de sus patas ypara facilitar su vida en sus hábitats específicos. Sin embargo, la convergencia en la evolución no siempre ocurre, como lo muestra su revisión; la contingencia puede desempeñar un papel importante en la evolución divergente de varios rasgos.
"Lo que vemos claramente es que tanto la convergencia como la falta de convergencia ocurren mucho en el mundo natural", dijo Losos. "No es útil seguir agregando a las dos listas. La verdadera pregunta a la que la gente ahora se está volviendo es: ¿Por qué ocurre la convergencia a veces y no a otras? Ahí es donde se dirige la investigación. Esa es la pregunta en la que debemos centrarnos ".
Su revisión fue apoyada en parte por una subvención de la National Science Foundation, el Centro BEACON para el Estudio de la Evolución en Acción, la Universidad Estatal de Michigan y la Universidad de Harvard.
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Materiales proporcionado por Universidad de Washington en St. Louis . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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