La selección natural

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El paradigma de las ciencias biológicas

Como lo subraya Ernst Mayr, la teoría de la evolución por selección natural –un descubrimiento conjunto de Charles Darwin y Alfred Russel Wallace a mediados del siglo XIX– es un concepto filosófico muy poderoso. Sin embargo, produce asombro que nadie lo haya pensado antes a lo largo de más de dos mil años de historia de la filosofía europea, desde los griegos, pasando por mentes extremamente sagaces, como Descartes, Hume o Kant, hasta comienzos del siglo XIX. (MAYR 00) Es una idea genial que reúne en sí a la vez una gran simplicidad y un inmenso poder explicatorio. Conecta la noción de supervivencia de los miembros mejor adaptados de una población con la hipótesis de limitación de los recursos para soportarla, de donde se sigue como consecuencia inevitable la eliminación de los miembros menos capaces de lidiar con las condiciones del ambiente. Si suponemos un mecanismo productor de diversidad en la población a lo largo de las generaciones, el resultado serán cambios que la irán segregando y, con el tiempo, producirán su bifurcación en especies separadas conforme sus subpoblaciones vayan encontrando en el ambiente nichos de supervivencia para adaptaciones diferentes. El concepto aristotélico de scala naturae (cadena de los seres), o sea la idea de una gran marcha discontinua hacia seres de cada vez mayor perfección queda destronado, sustituido por un gradualismo evolutivo sin saltos y desprovisto de fines preestablecidos.

Nuestro nuevo siglo, gracias a la obra recíprocamente complementaria de muchos científicos y pensadores de los Siglos XIX y XX, encuentra completamente asentada la integración de las ciencias biológicas dentro del gran paradigma de la teoría evolucionista. Entre esas grandes contribuciones debemos mencionar la del paciente monje Gregor Mendel, descubridor de las famosas "leyes de la herencia"(a); la de Hugo Marie DeVries, descubridor de las mutaciones(b); y las de Francis Crick y James Watson, codescubridores de la base molecular de la herencia, cuya contribución explicamos más adelante(c).

Como ocurre con todo paradigma científico activo, hay todavía controversias en torno a la teoría evolutiva, pero todas son de carácter puramente técnico. Los enemigos del paradigma, primordialmente fundamentalistas religiosos, no pueden encontrar solaz en ellas. Ninguna amenaza la esencia de la "gran síntesis", basada en los conceptos de selección natural, herencia por recombinación de unidades genéticas y mutaciones aleatorias, así como en los mecanismos moleculares fisicoquímicos que explican exhaustivamente todos estos procesos.

Contra el esencialismo platónico

La taxonomía de los seres vivientes en boga en los tiempos de Darwin era un descendiente directo, vía el pensamiento aristotélico, de las concepciones esencialistas de Platón. La misma palabra "especie" había surgido en su momento como una traducción estándar de eidos, la palabra usada por Platón para significar forma o idea. Este filósofo griego consideraba como sola realidad auténtica la de las ideas, únicos seres subsistentes por sí mismos en un universo etéreo distinto del nuestro; las cosas, en contraste, las consideraba solo apariencias o sombras de esas ideas. Consecuencia importantísima de esta concepción era el carácter fundamentalmente discreto de la realidad: cada una de las ideas, idéntica solo a sí misma, sería fundamentalmente diferente a todas las demás. Los claroscuros se daban solo en las apariencias, en el mundo de los sentidos, no en el mundo de lo verdaderamente real, de los conceptos racionales que le interesaban a la ciencia.

La aplicación de este prejuicio intelectual a la investigación de la naturaleza exigía que se buscara descubrir en el mundo la huella de esencias puras, reflejos de las ideas platónicas, y que toda transición entre formas se interpretara como engaño de los sentidos, simple apariencia, o monstruosidad enviada por Dios como castigo de nuestros pecados. Tales prejuicios fueron superados temprano por los físicos y astrónomos del Renacimiento, pero permanecerían atrincherados en las ciencias biológicas por varios siglos más. Así, en el siglo XVIII, las especies de los organismos se consideraban formas eternas o intemporales, como los triángulos o círculos perfectos de la geometría de Euclides. No sería sino hasta la primera mitad del siglo XIX cuando el desarrollo de la geología y el estudio de los fósiles comenzaran a debilitar esta posición esencialista.

La selección natural

Thomas Malthus había ya publicado en 1798 su Ensayo sobre el principio de la población, obra que inspiró profundamente el pensamiento de Darwin. Malthus había teorizado que en un mundo poblado de organismos que se reprodujesen abundantemente, era matemáticamente inevitable que más tarde o más temprano la población resultara desproporcionada frente a los recursos disponibles. En ese momento, muchos organismos morirían sin haber podido reproducirse. (MALTHUS 98)

Darwin agregaría dos puntos a este atisbo lógico de Malthus. El primero, que si hubiere variaciones significativas –aunque fueran pequeñas– en una población, cualquier ventaja relativa en algunos individuos sesgaría la reproducción en su favor en el momento en que comenzara la escasez de alimentos o espacio. El segundo es consecuencia del primero: las diferencias tenderían a magnificarse con el tiempo, con la consiguiente deriva de la población hacia ejemplares con diferencias ventajosas. Como lo expresó en su obra, "si más individuos nacen que los que pueden sobrevivir, un grano de arena en la balanza bastará para determinar cuál individuo vivirá y cuál morirá, cuál variedad o especie aumentará en números y cuál decrecerá o llegará finalmente a extinguirse" (DARWIN 59). Gracias a la importancia que en ella tiene la variación, la selección natural debe considerarse como un proceso en dos etapas:

  1. Producción de variedad abundante entre los individuos de la especie.
  2. Eliminación de individuos que no están a la altura de los constreñimientos del medio ambiente.

Es fácil ver la coincidencia de este proceso con el método generate and test (generar y probar, en inglés), de amplia aplicación en los algoritmos de inteligencia artificial(d), tanto como en la estrategia del research and development (investigación y desarrollo, en inglés) que aplican las grandes industrias contemporáneas para el diseño de nuevos productos, por ejemplo las compañías farmacéuticas.

El extraordinario logro de la selección natural como principio explicatorio es que hace innecesaria la invocación de "causas finales" o fuerzas teleológicas(1): nada está prescrito como propósito a alcanzar, todo depende de la acción de causas mecánicas que pueden actuar de cierto modo en un momento dado y operar distinto en el siguiente, de acuerdo a las leyes naturales y según las circunstancias(2).

El choque contra los prejuicios

Antes de la publicación de On the Origin of the Species en 1859, prácticamente todos los científicos y filósofos eran cristianos. El mundo que habitaban había sido creado por Dios, quien había instituido leyes sabias que aseguraban la adaptación perfecta de los organismos unos a otros y a su ambiente. Darwin procede a desechar todos los fenómenos y causas sobrenaturales. La teoría de la evolución por selección natural explica las adaptaciones y diversidad del mundo en forma completamente materialista. No necesita más un Dios creador o diseñador del universo pues todos los aspectos de maravilloso diseño en la naturaleza(e), blandidos por científicos creyentes anteriores a él, pueden explicarse por selección natural. Es de notar que en esta explicación mecanicista de lo bello de la naturaleza no ocurre el famoso "problema del mal en el mundo" que los teólogos se ven en la apremiante necesidad de explicar. La nueva concepción predice, con clara simplicidad, que el diseño automático de la selección natural no favorece siempre al ser humano, como de sobra lo demuestra la presencia de enfermedades, atribuibles en su mayoría a otros seres biológicos –virus y bacterias– que compiten sin tregua con nosotros como compañeros ecológicos.

Desde el tiempo de los filósofos clásicos griegos, los pensadores europeos habían enfatizado la invariancia y estabilidad del mundo. La sola variedad que se reconocía como real consistía en la que separaba entre sí las "clases naturales", cada una uniforme "en virtud de su esencia" aunque sus individuos difirieran entre sí "por sus accidentes". La naturaleza de los miembros de cada clase se consideraba fija y constante, claramente distinta de las otras. Esta dificultad del pensamiento esencialista de lidiar adecuadamente con las variaciones entre los seres biológicos está en el meollo del concepto desorientador y equívoco de "razas humanas". Para un esencialista, los caucásicos, africanos, asiáticos o inuits eran tipos conspicua y esencialmente diferentes entre sí, modo de pensar que no podía evitar desembocar en el racismo. Darwin lo rechazó totalmente y en su lugar inauguró el modo de pensar poblacional: todos los grupos de organismos vivientes, incluidos los humanos, constituyen poblaciones de individuos tan ampliamente diferentes entre sí que son de hecho inconfundibles. No hay dos seres humanos idénticos. Las poblaciones no varían por tener distintas "esencias" ni por sus "accidentes", conceptos filosóficos trasnochados y mitológicos, sino en virtud de diferencias puramente estadísticas. Al rechazar la constancia de las poblaciones y el concepto de clases naturales, Darwin introdujo de lleno la historia en el pensamiento científico (MAYR 00). Echaba así las bases del humanismo científico contemporáneo.

Las pruebas

Las pruebas en favor de la teoría evolucionista no han cesado de acumularse desde los tiempos de Darwin. Algunas han venido de los campos de la geología, la paleontología, la biogeografía o la anatomía, que fueron las fuentes principales con que contó Darwin. Más recientemente, se han agregado las de la biología molecular y de otras disciplinas biológicas, como la ecología o la virología. La fuerza probatoria de los aportes de todas estas ciencias tiene un carácter abrumador, tanto así que podemos decir, como lo afirma Dennett (DENNETT 95), que hoy día cualquiera que dude que la variedad de la vida en este planeta fue producida por un proceso de evolución es simplemente ignorante(3). Los científicos han aceptado la selección natural como el principio explicativo fundamental de las ciencias biológicas. Dando ello por sentado, han procedido a mostrar a lo largo de varias generaciones cómo las dificultades específicas para sostener el paradigma pueden superarse, y una y otra vez han tenido éxito en esta empresa. Pese a las pretensiones de los creacionistas norteamericanos, la evolución por selección natural hace mucho que ha dejado de ser "teoría" en el sentido peyorativo en que ellos toman esta palabra, equivalente a proposición con poco fundamento. Lo es solamente en el sentido de enunciado básico o dominante que explica y da sentido a todo el conjunto de una disciplina. De hecho, es el postulado fundamentalo desde el cual y a partir del cual se hace hoy ciencia biológica. Se trata exactamente de lo que según los historiadores de la ciencia constituye un paradigma científico. (KUHN 62) Un paradigma que ha venido siendo cada vez más confirmado, clarificado y cuantificado, demostrándose más fuerte conforme ha ido venciendo todos los retos que se le han enfrentado. Como lo razonaría Karl Popper, una idea que fuera falsa habría sucumbido muchas veces ante el embate inmisericorde y concertado de tantos intentos de refutación a que ha tenido que responder durante siglo y medio de práctica científica. (POPPER 62)

El fundamento lógico de la selección natural

La selección natural, entendida como la supervivencia del mejor adaptado (el que tiene la mayor probabilidad de sobrevivir y dejar sucesión), es la piedra angular de la biología contemporánea. Nótese sin embargo el carácter estrictamente formal del principio de selección natural. Aunque es capaz de explicar toda suerte de fenómenos biológicos, su formulación rigurosa ni siquiera necesita mencionar a la vida, basta con que incluya la mención a un ente capaz de replicarse a sí mismo. Esto nos permite tirar una nueva cuerda desde la idea de evolución hacia otra de las ideas-fuerza de nuestra "trinidad", el algoritmo informático. Para verlo más claramente, especifiquemos en términos lógicos los supuestos del principio de selección natural. Son los siguientes:

Como se ve, no hay aquí mención de seres vivos, solo de "elementos" capaces de replicarse, de cualquier tipo que ellos sean. Podrían ser, por ejemplo, empresas industriales, dando pie para construir sobre estas bases la teoría de la competencia de la ciencia económica; o más bien programas informáticos –escritos en un lenguaje idóneo–, que producirían los fenómenos de evolución digital conocidos –tal vez impropiamente– como vida artificial en la literatura especializada(f). Estos supuestos, que se cumplen en muchas provincias de la realidad, nos dan base para la formulación del algoritmo de selección natural de una manera técnica, cosa que intentaremos hacer en el próximo ensayo(g) de esta trilogía.

Una idea que se hizo esperar

Al principio de este ensayo compartimos el asombro de Mayr ante el hecho de que la idea de la evolución por selección natural, de tanto poder explicatorio y tan atractiva simplicidad, hubiera tomado un tiempo tan largo para salir a flote en la cultura europea. Es interesante preguntarse qué razones podrían haber influido en esa tardanza, en contraste con –por ejemplo– la teoría atómica, uno de los más importantes paradigmas de la física contemporánea, pensada ya por Leucipo de Mileto y Demócrito de Abdera en el siglo V antes de la era cristiana. Una explicación que salta a la mente sería la resistencia de la especie humana a perder su estatus mitológicamente inflado en relación con las otras especies, activa en prácticamente todas las civilizaciones. Tal explicación podría bastar para entender que la idea no hubiera sido fácilmente aceptada, pero no para que no hubiera sido pensada del todo por mente inquisitiva alguna. Además, la teoría heliocéntrica había sido defendida varios siglos antes con vigor por mentes privilegiadas, en clara oposición a las doctrinas aristotélicas apoyadas con empecinamiento por la Iglesia Católica. En mi opinión, algo más debió entrar en juego aquí. Creo que hay razón para pensar que tuvo especialmente que ver con la dificultad de percibir directamente la espléndida simplicidad del algoritmo que comentamos. Ello se debe a que en los organismos superiores la selección y respectiva evolución opera mediante un mecanismo de dos niveles que habría de hecho contribuido a ocultarlo incluso de mentes singularmente agudas. Me refiero al hecho de que los replicadores biológicos –que hoy llamamos genomas– se distingan conceptual y físicamente de sus portadores –que conocemos como organismos(4)–. Lo que evoluciona a través de las generaciones es el genoma, aunque el que debe sobrevivir hasta llegar a la edad de multiplicarse, estar o no adaptado al medio, es el receptáculo del genoma: el organismo concreto. Ahora bien, el genoma en evolución, aunque presente en cada una de las células del organismo, no se deja observar fácilmente. Entre él y el cuerpo se da un complicado proceso de construcción y mantenimiento, mediado por expresión diferenciada de los genes según el área orgánica en que queda arraigada la respectiva célula(h). Esta intermediación constituyó, según mi opinión, una tremenda barrera para el descubrimiento de los mecanismos fundamentales de la evolución genética.

Esto no fue siempre así, sin embargo. En la época más temprana de la evolución, al principio de lo que los especialistas llaman mundo del ARN(i), los replicadores eran simplemente hilos de ácido nucleico, sin estar portados por un cuerpo que ellos hubieran contribuido a formar. En otras palabras, en esa época se cumplían las condiciones del algoritmo en forma directa, sin existir expresión de los genes ni mezcla sexual de un genoma padre con un genoma madre, como comenzaría a suceder pronto después, al crearse el mundo de ADN, nuestro mundo, hace millones de años. Podemos decir que la selección natural actúa ahora en forma indirecta: lo que se reproduce –idénticamente o con infrecuentes mutaciones– es el genoma; pero lo que sobrevive o no hasta la época de la reproducción es el organismo portador de genes, mejor o peor adaptado al ambiente. Podemos decir del primer tipo de evolución que lo es por selección natural primaria, tanto por ser la primera que existió como por corresponder literalmente al concepto lógico simple aludido en la sección anterior; llamando entonces evolución por selección secundaria a la que actualmente nos rige, más compleja conceptualmente y aparecida más tarde. El genio de los descubridores de la evolución por selección natural, entonces, fue intuir bajo el ropaje del último tipo el poder algorítmico del primero. Veremos más adelante que la evolución cultural(j) es del primer tipo, no del segundo.

Un último pensamiento antes de dejar el tema. Sin detrimento de la notable perspicacia de los autores del descubrimiento de la selección natural, Darwin y Wallace, el que hubiera ocurrido precisamente en el siglo XIX debe haber sido facilitado por la precedencia cronológica del pensamiento económico de Adam Smith que ambos científicos conocían bien. En efecto, el tipo de selección que implica la mano invisible, postulada por ese pensador para explicar la magia del buen aprovechamiento de los recursos en régimen de libre competencia(k), es decididamente de tipo primario. Como este tipo es el más sencillo, la presencia de estas ideas en el ambiente cultural del siglo XIX debió facilitar la percepción de la existencia de un mecanismo parecido, aunque más complicado, en el orden biológico. Se cumplía así el viejo principio metodológico baconiano: lo que la naturaleza oculta en lo complejo, deja percibirlo fácilmente en lo más sencillo.

Notas

Nota 1: Relativo a la búsqueda de fines particulares, del griego "telos" que significa fin, objetivo, propósito.

Nota 2: Un hermoso ejemplo de cómo la naturaleza realiza por métodos mecánicos lo que a nuestros ojos luce como comportamiento teleológico es la forma en que un hormiguero soluciona el problema de obtener comida con el mínimo esfuerzo. La selección natural escogió a lo largo de las generaciones las mutaciones genéticas que favorecieron la capacidad de las hormigas de emanar sustancias atractivas para sus coespecímenes: las feromonas, aromas que se desvanecen después de un lapso. Las obreras salen inicialmente a buscar comida en todas direcciones, en forma aleatoria. Algunas de ellas la encuentran pronto y se devuelven cargadas al cuartel, guiadas por su propio rastro que el retorno refuerza. Habrá otras muchas hormigas que regresen con comida de sus propias exploraciones, reforzando el rastro aún más. Los insectos abandonarán en adelante el curso errático, estimulados por el olor de los senderos reforzados. Es fácil ver que las rutas hacia fuentes más cercanas serán más reforzadas que los caminos más largos, pues la menor distancia multiplicará los viajes en el mismo tiempo con respecto a aquellos hacia alimentos más distantes. Las hormigas seguirán entonces siendo atraídas en forma automática, sin ninguna decisión consciente, hacia la comida más cercana. Este proceso es replicable en una computadora, como pude comprobarlo durante un congreso del lenguaje LOGO admirando la presentación de un elegante programa gráfico preparado por Mitch Resnick del Media Lab – MIT. (RESNICK 91)

Nota 3: En otra parte hemos recogido algunas de las pruebas más impresionantes en favor de la evolución producidas por esas disciplinas. (GUTIÉRREZ 99b). Las reproducimos en un apéndice(l). Hay que agregar también las abundantes confirmaciones aportadas por las recientes secuenciaciones de los genomas de varias especies, incluida la humana(m), donde se han encontrado cantidades de genes homólogos para muchas especies, incluso en parejas de especies tan distantes entre sí como la mosca drosófila y el ser humano, o las plantas y los mamíferos.

Nota 4: La misma distinción suele presentarse, más técnicamente, con la pareja de términos genotipo y fenotipo, de parecida significación.

Referencias

Nota a: Herencia mendeliana en Apéndices de esta colección.

Nota b: Mutación y deriva genética en Apéndices de esta colección.

Nota c: El surgimiento de la genética molecular en La larga marcha de la vida: orígenes en la segunda colección, bloque a, de estos ensayos.

Nota d: El algoritmo y la filosofía en El algoritmo informático de este mismo bloque.

Nota e: El argumento teológico del diseño en La acumulación del diseño de este bloque.

Nota f: El algoritmo y la filosofía en El algoritmo informático de este mismo bloque.

Nota g: El algoritmo y la filosofía en El algoritmo informático de este mismo bloque.

Nota h: La construcción de la célula en El genoma como industria, bloque a de la tercera colección.

Nota i: Primeros pasos: el mundo del ARN en La larga marcha de la vida de la segunda colección de estos ensayos.

Nota j: La evolución no genética en Ideas, cuerpos y cerebros de la cuarta colección de estos ensayos.

Nota k: El mercado en Dos memes oportunidad del bloque a de la quinta colección.

Nota l: Pruebas de la evolución en Apéndices de esta colección.

Nota m: La secuenciación del genoma humano en El genoma humano de la tercera colección de estos ensayos.

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