Lamarckismo y genética evolutiva I. Actualizando la teoría

Lamarckismo y genética evolutiva I. Primera parte

Lamarckismo y genética evolutiva II. Segunda parte

Lamarckismo y genética evolutiva III. Tercera parte

Cuando era un estudiante de biología nos propusieron hacer un trabajo en la asignatura de Evolución Molecular. Por aquel entonces yo estaba leyendo un artículo titulado Transgeneration memory of stress in plants, publicado en Nature en el año 2006. En él parecía indicarse cierto grado de herencia de caracteres adquiridos de una generación de plantas a la siguiente. Eso rompía muchos de los esquemas que yo tenía preconcebidos, sobre todo porque la herencia de caracteres adquiridos estaba totalmente desfasada y sonaba fuertemente a lamarckismo, la teoría evolutiva que compitió duramente con la teoría de la evolución por selección natural de Charles Darwin y perdió.

Figura 1. Jean-Baptiste-Pierre-Antoine de Monet, caballero de Lamarck.

Fue por este motivo por el cual le propuse a mi profesor, el Dr. Eladio Barrio, hacer un trabajo sobre el lamarckismo. Su primera reacción fue de extrañeza pero le comenté que quería ahondar en los motivos moleculares de esa herencia de caracteres adquiridos anunciada en Nature. Este texto está inspirado en ese trabajo que presenté, actualizando algunas partes y realizando algunas correcciones de estilo. En su momento leí algunos libros que recomiendo encarecidamente a los forofos de la historia de la ciencia, como por ejemplo Historia natural de los animales sin vértebras, de Lamarck.

Para ayudar a la lectura de este tema tan complejo, el texto ha sido dividido en tres artículos diferentes. Espero que os gusten tanto a vosotros como disfruté yo al descubrir que la realidad biológica, muchas veces, esconde misterios sorprendentes capaces de romper nuestros esquemas más preciados.

Declaración de intenciones.

Antes de comenzar a explicar este trabajo habría que aclarar algunas cuestiones sobre la teoría de la evolución lamarckista. También habrá que remarcar sus aspectos más importantes, ya que para compararla con la realidad molecular hará falta una mínima comprensión y contextualización actual de las teorías lamarckistas, ya que la teoría de la evolución darwinista ha tenido un desarrollo conjunto al conocimiento científico, como por ejemplo mediante su ampliación con la nueva genética molecular y las leyes de la herencia genética. Por ello, antes de profundizar en estos conceptos deberemos poner al mismo nivel molecular las dos teorías para hacer una justa valoración de ambas, ya que debemos alejarnos de la visión clásica del lamarckismo, tan famosa por aquella representación obsoleta de las jirafas alargando su cuello. Lo que intentaremos será adaptar a los tiempos modernos la teoría lamarckista y valorar sus implicaciones, ya sean falaces o no.

Figura 2. Representación clásica de jirafas alargando su cuello tras el proceso evolutivo que planteaba Lamarck

¿Qué es el lamarckismo?

El lamarckismo es recordado por ser la teoría errónea propuesta por Jean-Baptiste-Pierre-Antoine de Monet, caballero de Lamarck. Su intención fue explicar un hecho elemental; que las especies evolucionaban con el paso del tiempo. Mucha gente cree que Darwin descubrió la evolución pero esta no fue propuesta por Darwin, sino que él descubrió junto a Wallace el mecanismo que explicaba por qué las especies evolucionan.

Del mismo modo que Darwin propuso su teoría, Lamarck lanzó su propia explicación y asumió por cierta la teoría de la generación espontánea de organismos poco complejos, ya que la demostración de Spallanzani le convenció de que podían aparecer organismos simples de la nada. Ahí estaba la clave según él; organismos simples sí, pero no complejos. – La  vida debió originarse de forma espontánea, pero para llegar a su complejidad actual ha tenido que evolucionar – pensó Lamarck. Según el naturalista, los organismos simples se fueron transformando en otros más complejos en el transcurso de la evolución. Es decir, hasta aquí nada diferente de lo que podemos encontrar en cualquier teoría evolucionista. Según Lamarck los organismos más complejos serían entonces los que provendrían de líneas más antiguas, y los más sencillos los que más recientemente se habrían originado, ya que según él la generación espontánea seguía produciendo organismos todos los días. De este modo se explicaría por qué convivían organismos poco evolucionados (según él) con organismos más evolucionados [1].

Para comprender mejor la teoría lamarckista, habría que profundizar en las causas de la complejidad creciente que proponía Lamarck. Según el naturalista y tal cual expuso en su famoso libro Historia natural de los animales sin vértebras, hay cuatro principios sobre la herencia que son importantes mencionar:

1. De forma autómata y por fuerzas desconocidas, la vida tiende continuamente a acrecentar el volumen de todo cuerpo que la posee y a extender las dimensiones de sus partes, es decir, que tiende a agrandar su volumen [2].
2. La producción de un nuevo órgano en un cuerpo animal resulta de la aparición de una nueva necesidad (en el contexto del libro se habla de animales, ya que es un libro de zoología. No obstante, en otros textos del naturalista se extiende esta afirmación al resto de grupos de seres vivos.)
3. El desarrollo de los órganos y la intensidad en la que estos se expresan están relacionados con el uso que se hace de ellos.
4. Todo lo que ha sido adquirido, trazado o cambiado en la organización de los individuos durante el curso de sus vidas es conservado y transmitido a los nuevos individuos, los cuales provendrán de aquellos que han sufrido estos cambios.

Una vez comentado todo esto y sabiendo que en su mayoría son apreciaciones erróneas, profundizaremos en el factor d) comentado anteriormente. ¿Cuál es la causa de ese cambio de organización del cual hablaba Lamarck?, ¿cómo podríamos expresarlo en términos actuales?

Al igual que Darwin, Lamarck desconocía que la herencia de los caracteres era producida por los genes, de hecho en esa época no se conocía ni su existencia. Por ello Lamarck no distinguía entre caracteres heredables y no heredables, y él suponía que todo cambio que se observaba en una especie era heredable. Las causas de cambio según Lamarck eran las siguientes:

La primera era la tendencia inminente a un aumento de la complejidad organizativa en los seres vivos. Hoy en día se sabe que no existe tal tendencia intrínseca en ningún ser vivo. El aumento de complejidad observable en la historia evolutiva de muchas especies se debe a los mecanismos de selección natural sobre variaciones aleatorias, además de a factores como la deriva genética y el flujo genético.

La segunda causa que proponía Lamarck era que el uso constante y repetitivo de un músculo, órgano o estructura provocaba un mayor desarrollo del mismo, así como el no realizar ninguna actividad ocasionaba su progresivo atrofiamiento. La idea de que la necesidad crea o modifica el órgano en cuestión estaba por aquel entonces muy difundida, y de hecho no es nada nuevo introducido por Lamarck. Lo que hace el naturalista es poner dicha asunción por primera vez al servicio de la teoría de la evolución, en concreto de su teoría evolutiva. Pero para que las modificaciones produjeran cambios evolutivos y se pudieran trasmitir a la descendencia era necesaria una segunda ley, la herencia de caracteres adquiridos [3], una ley que ya existía en el momento de la enunciación de Lamarck. Los organismos vivos, dice el naturalista, tienen la capacidad de responder a cambios en las condiciones ambientales y restablecer la armonía con su medio. Los cambios ambientales modifican sus necesidades, lo que a su vez determina cambios en su conducta tendentes a satisfacer las nuevas necesidades o nuevos hábitos, y éstos por último requerirían el uso más frecuente de ciertas estructuras u órganos, lo que conllevaría su mayor desarrollo o tamaño. Así la variación sería causada por el ambiente mismo.

La función crea el órgano es el conocido lema que suele utilizarse como resumen del transformismo lamarckista, y a lo largo del trabajo intentaremos poner en el contexto actual de la genética molecular tal afirmación, pero antes habrá que centrar qué vamos a intentar contextualizar.

¿Con qué nos quedamos de todo esto?

Una vez que ya hemos explicado algo de las teorías lamarckistas, ¿en qué nos vamos a centrar? Obviamente, después de contextualizar un poco el lamarckismo, hay varios puntos que claramente son erróneos, ya sea por la ausencia de explicaciones modernas en la época de Lamarck (sobre todo genéticas), o por enfoques erróneos por parte del naturalista.

Hoy en día conocemos que los seres vivos no tienen una tendencia natural a volverse más complejos. Sabemos pues que los seres vivos solo se adaptan al medio, y que a veces esa adaptación puede aumentar su complejidad o disminuirla. También sabemos que los seres vivos no tienen por qué aumentar su tamaño a lo largo de la evolución, eso dependerá de qué incremente su eficacia, si aumentar o disminuir el volumen. Estos puntos de la teoría lamarckista son causa directa de la antigüedad de la teoría, ya que eran muy aceptados en el siglo XIX por lo que no tiene sentido que nos centremos en ellos al saber el origen del error.

Hoy en día también conocemos que toda trasmisión de un carácter que se produzca hacia la descendencia debe de ser por cambios que puedan trasmitirse de algún modo real, lo cual implica en la mayoría de los casos cambios que tengan una base genética.

Entonces, ¿con qué nos quedamos para analizar a lo largo de este trabajo? Con la parte de la teoría lamarckista que dice que el medio en el que vive un organismo determina los cambios que sufrirá, y que estos serán al mismo tiempo heredables. Es decir, analizaremos las posibles bases moleculares que podrían producir que el medio introdujera cierto determinismo hacia un cambio en concreto, y también analizaremos si esos cambios podrían ser heredables.

Hoy en día no tiene sentido discutir que las especies evolucionan, del mismo modo que no tiene sentido discutir que el motor de esa evolución es la selección natural, la deriva genética, el flujo genético, la selección sexual y la mutación, pero ¿es posible discutir que el medio natural influye en los cambios que podrían producirse?, ¿es posible discutir que hay casos en que la trasmisión de un carácter adquirido podría darse?

Por otro lado también hay que recordar que la selección natural es una parte indiscutible de la evolución, por lo que cualquier cosa que planteemos en estos artículos debe estar bajo la tutela de la selección natural, ya que las tesis lamarckistas tienen una debilidad teórica fácil de ver: el mecanismo creador de las adaptaciones que describe Lamarck es ya una adaptación de los organismos, en ese caso, ¿cómo apareció esa primera adaptación? Lamarck no podía explicarlo y fue el motivo por el cual la teoría cayó en el olvido.

Notas del escritor

[1] Una apreciación incorrecta que Lamarck no podía imaginar, ya que hay veces que las presiones de selección van encaminadas hacia la poca especialización o hacia la reducción de la complejidad, como en el caso de los bivalvos, que son moluscos que a priori parecen menos complejos y en realidad son, en la línea evolutiva de estos animales, muy recientes. Es decir, incluso aunque una rama de la vida fuera más antigua que otra, eso no aseguraría que la más antigua fuera más compleja. Evolución no es sinónimo de complejidad, aunque la complejidad se produzca gracias a la evolución.

[2] Al igual que la creencia de que los organismos siempre tienden a mayor complejidad, los organismos tampoco tienden a tener un mayor tamaño durante el proceso evolutivo.

[3] Viene a decirnos Lamarck que cualquier uso de un órgano producirá un desarrollo superior del mismo, y ese desarrollo mayor podría pasarse a la descendencia. Algo así como que el hijo de un atleta naciera mejor preparado para emular a su padre solo por el hecho de que, su progenitor, hizo mucho ejercicio a lo largo de su vida.