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Los estudios evolutivos han conllevado a descubrir una propiedad nueva de los seres vivos, su unidad. La relación entre todos los seres vivos del planeta, es una relación de parentesco; todos los seres vivos del planeta comparten un ancestro común, aun cuando a ese ancestro común le hubieran aportado elementos otras hipotéticas líneas de seres vivos que están extintas. ¿Qué significa la expresión anterior? Dos cosas, por un lado, los seres vivos comparten elementos de su maquinaria molecular que es muy poco probable que surgieran dos veces en la historia, pero también está el hecho de que los seres vivos, especialmente los más antiguos tienden a realizar una trasferencia de información genética de manera horizontal. Básicamente poseemos evidencias de ambos fenómenos.
Figura 42. El árbol de la vida. Desde la época de
Darwin el árbol de ramificación o dendrograma ha sido, y aun es, la metáfora
más importante al interior de la biología.
En la actualidad se considera que el árbol de la vida emerge desde la
población del último ancestro común universal o LUCA u se divide en tres
linajes, bacterias, arcaicas y eucariotas.
Por muchos años, los biólogos han investigado la historia de la vida en la Tierra mediante el estudio del registro fósil “constituido por los restos preservados de los seres vivos o de sus huellas los cuales vivieron en un pasado distante”. Los geólogos proveen la información acerca de la edad de los fósiles y de la naturaleza de los ambientes en los cuales estos seres vivos antiguos desarrollaban sus existencias.
Figura 43. LUCA. En la actualidad
se piensa que la población de LUCA no puede entenderse con la metáfora del
árbol, sino más bien con la de una red en la que muchos linajes transferían
horizontalmente su ADN unos con otros.
Por muchos años, los biólogos han investigado la historia de
la vida en la Tierra mediante el estudio del registro fósil “constituido por
los restos preservados de los seres vivos o de sus huellas los cuales vivieron
en un pasado distante”. Los geólogos proveen la información acerca de la edad
de los fósiles y de la naturaleza de los ambientes en los cuales estos seres
vivos antiguos desarrollaban sus existencias.
Los biólogos a continuación infieren las relaciones
evolutivas entre los organismos fósiles y los organismos vivos mediante la
comparación de sus similitudes anatómicas y sus diferencias. Con frecuencia
aparecen grandes vacíos en el registro fósil, forzando a los biólogos a
predecir la naturaleza de estos “eslabones perdidos” entre dos linajes de seres
vivos. A medida que el registro fósil se completa, estos eslabones perdidos
hipotéticos se convierten en fósiles transicionales realmente encontrados. Una
segunda línea de evidencias independiente de la fósil es la evidencia genética.
En esta la hipótesis de similitud genética y relación de parentesco está más
que comprobada, ya que es el método por medio del cual hacemos identificación
humana como en las pruebas de paternidad. Los métodos moleculares de
comparación de genomas completos, están permitiendo a los biólogos establecer
relaciones de parentesco de manera mucho más precisa. Por lo general, entre más
grande es la diferencia de un genoma de dos especies, es más lejana la
existencia en el tiempo del último ancestro común de esas dos especies.
Los geólogos estiman que la Tierra se formó entre 4.6 y 4.5 mil millones de años antes del presente. Aparentemente este primer planeta no era muy hospitalario para la vida, o simplemente las rocas de esa época no han llegado hasta nuestro tiempo.
Figura 44. El único dibujo de Darwin
en su libro, el Origen de las Especies. A parte de LUCA, la
metáfora del árbol es empleada en toda la biología, como un modelo que permite
organizar y entender el mundo vivo.
Cerca de 3.8 mil millones de vida se pueden encontrar los primeros rastros de vida, agrupaciones de colonias de células que crecen sobre sus ancestros, capa a capa formando estructuras con forma de roca llamadas estromatolitos “existen estromatolitos vivos hoy, y estromatolitos fósiles; y mezcla de ambos, fósil en la base y vivo en la superficie”. Esto implica que el periodo en que apareció la vida tomó cerca de unos 600 millones de años o menos. Considerar el origen de la vida es considerar un problema muy complejo, que debe tomar en cuenta que las condiciones del planeta en sus inicios eran completamente diferentes de las que encontramos actualmente.
Figura 45. Árbol de la vida del siglo
XIX. No solo se necesita que el esquema tenga forma de árbol para ser
Darwiniano, además debe carecer de un tronco o ruta privilegiada, cuando sucede
de ese modo hablamos de un dendrograma que no es darwinista.
Así como toda vida posee una maquinaria celular semejante,
toda vida posee una estructura celular semejante. La característica primordial
de toda vida moderna es que se encuentra encerrada, separada del ambiente
externo por una capa hecha por un compuesto químico llamado fosfolípido. De
hecho, la formación de la membrana celular como tal es algo muy sencillo, ya
que los fosfolípidos disueltos en agua se agrupan y forman bicapas o burbujas
ordenadas de manera espontánea “el incremento en el orden de las moléculas de
los fosfolípidos causa un incremento en el desorden del agua; la cantidad de
energía liberada al universo favorece esta reacción” lo que implica que no se
requiere maquinaria celular o energía para ensamblar una membrana.
El verdadero misterio del encerramiento de la vida es el de
las proteínas insertadas en la membrana, y no es algo menor. Virtualmente todas
las reacciones químicas de importancia metabólica dependen de proteínas
insertadas en una membrana; así mismo, a medida que una célula posee mayor área
de membranas es capaz de realizar más reacciones químicas. Saber cómo se originó la conexión entre el
material genético, la generación de proteínas y la inserción de estas en una
membrana es uno de los objetivos más importantes en el estudio del origen de la
vida. Dado que toda vida moderna posee esta estructura básica, es lógico
inferir que el último ancestro común también la poseía.
Geológicamente hablando, el ultimo ancestro común de todos
los seres vivos o LUCA “por sus siglas en inglés” debía ser muy semejante a una
serie de seres vivos que denominamos procariotas “células sin núcleo” y sin
membranas internas. Los procariotas son el tipo celular que componen a los
estromatolitos y otros fósiles encontrados entre el 3.8 mil millones de años y
el 1.2 mil millones de años.
Mucho de la biología está basado en la comparación entre las
especies, y estas comparaciones son útiles precisamente debido a que podemos
colocar a las especies en un contexto evolutivo relativo uno a otro. Estas
relaciones pueden dibujarse un diagrama de relaciones similar a una cadena de
Markov, aunque la metáfora más difundida es la del árbol genealógico. De esta
manera la taxonomía o ciencia encargada de la clasificación de los seres vivos
mediante su comparación básicamente se encarga de dibujar arboles estilizados
que permiten relacionar a unos seres vivos con otros.
Aunque crudos este es uno de los ejemplos de los primeros
diagramas filogenéticos, dibujado por Darwin en persona en su cuaderno de
notas. Ejemplos de diagramas filogenéticos se cuentan entre las pocas
ilustraciones de El Origen de las Especies. Darwin no fue el proponente de la
hipótesis del ancestro universal común, dado que su árbol no se enraíza en una
única base.
Nuestra habilidad crear árboles de la vida “formalmente
llamados diagramas filogenéticos” ha sido mejorada de manera significativa
durante las últimas décadas mediante las técnicas automatizadas de
secuenciación y comparación genética de genomas completos. Sin embargo,
históricamente no han estado exentos de sesgos cognitivos, un ejemplo es el
sesgo de perfeccionamiento que imponía la idea del Platón que de existían seres
más perfectos y menos perfectos. La metáfora del árbol tal vez se la debemos
más a Erns Haekel que literalmente si dibujo diagramas filogenéticos con forma
de árbol, contrario a la estructura más abstracta propuesta por Darwin, y que
también contrariaban a la teoría darwinista en el hecho de mostrar la
distribución del árbol como si existiera una linealidad que va desde lo menos
perfecto en la base a lo más perfecto en la copa.
La aceptación completa de las ideas darwinianas no sería
realizada sino hasta mediados del siglo XX cuando la secuenciación genética y
otras técnicas moleculares permitieron a los sistemáticos “escuela de la
taxonomía más generalmente aceptada actualmente” incrementar el conocimiento
evolutivo basados tanto en el registro fósil como en la evidencia molecular,
concluyendo finalmente que el árbol de la vida es una metáfora que debe tomarse
con pinzas, y en lugar de un pino lineal, debe ser visualizado como un matorral
esférico sin dirección definida.
El resultado de esto es la compilación de árboles
filogenéticos cada vez más grandes y precisos, lo cuales documentan las relaciones
de parentesco entre los seres que lo componen. A pesar de que muchísimos
detalles aún no han sido clarificados, en líneas generales, el árbol de la vida
ha sido determinado. Sus patrones de ramificación han sido basados en una rica
compilación de evidencia fósil, anatómica, fisiológica, bioquímica,
comportamental, y molecular. Los datos moleculares han permitido separar el
árbol en tres grupos principales “súper reinos o dominios”. Cada dominio ha
evolucionado de manera independiente por eones. Las diferencias y similitudes
entre cada uno de los miembros de estos tres grupos serán estudiadas en detalle
en temas futuros.
Actualmente los diagramas filogenéticos tienden a expresarse
de manera enroscada, sobre todo cuando intentan representar una mayor cantidad
de grupos, ya que esta estructura permite ahorrar más espacio en la
representación. Por otra parte, estos tienden a ser más esquemáticos como lo
que proponía Darwin, y menos artísticos como los que generó Haekel. Actualmente
existe cierto debate sobre la existencia real del Ultimo Ancestro Común
Universal, debido a la tendencia de los procariontes a realizar intercambio de
material genético sin relación de parentesco.
Existen y han existido muchas más especies en el planeta, de
las que se han catalogado hasta el momento. Cuando encontramos una nueva
especie, su lugar en el árbol de la vida nos dice de manera instantánea una
gran cantidad de cosas a cerca de su biología sin tener que diseccionarlo o
analizarlo de manera directa. Adicionalmente, el entendimiento de las
relaciones entre diferentes grupos les permite a los biólogos predecir la
existencia de especies que aún no han sido estudiadas basados en la existencia
de aquellas especies que han sido estudiadas.
Por ejemplo, antes del establecimiento de las técnicas
filogenéticas, podía tomar años de investigación el aislamiento, identificación
y determinación de capacidades de patógenos humanos. Actualmente, los patógenos
nuevos pueden ser rápidamente estudiados mediante su posicionamiento en el
árbol de la vida, lo cual nos dice mucho sobre su comportamiento y mecanismos
de infección.
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