La relación entre adaptación y sobrevivencia diferencial de los seres vivos, en biología evolutiva, es un tema central. Las adaptaciones se pueden definir en términos de procesos o de estados. Si se consideran como un proceso, es la porción de cambio evolutivo dirigido por el mecanismo de selección natural. En contraste, en términos de estado, es una característica cuya condición actual ha sido moldeada por la selección natural.
La selección natural es un mecanismo evolutivo y se define como la reproducción diferencial de los seres vivos. Así, unos organismos se reproducen más que otros gracias a la posesión de algún rasgo o carácter que aumenta su fitness.
Estas ideas fundamentales fueron desarrolladas por Charles Darwin en El origen de las especies. La evolución es el único mecanismo conocido que puede dar lugar a las adaptaciones.
Es decir, existe una relación entre adaptación y el éxito reproductivo diferencial de ciertos individuos con rasgos que aumentan su fitness. Cuando este último se presenta en las poblaciones, genera adaptaciones.
Adaptaciones, selección natural y fitness
En evolución, existen varios conceptos centrales, como la adaptación, la selección natural y el fitness. El fitness es la capacidad de un organismo para sobrevivir y reproducirse, dejando descendencia fértil. Hay varias formas de cuantificarlo, y el parámetro varía entre 0 y 1.
Cuando un rasgo heredable le otorga a algunos individuos una ventaja en términos de fitness (comparados con sus compañeros que no lo poseen), ocurre algo inevitable: estos individuos se reproducirán más que los demás y aumentarán su frecuencia en la población. A esto se le conoce como selección natural.
El término “selección” suele confundir, ya que en el proceso no existe una selección consciente por parte de algunos individuos.
Como proceso, la adaptación se define como la evolución causada por selección natural que da como resultado la acumulación de cambios favorables.
Como carácter, la adaptación es un rasgo que evolucionó de manera gradual y que cumple con un papel biológico concreto. En términos de fitness, este rasgo fue superior, si se le compara con otros estados de la característica en la historia de evolutiva de la especie.
¿Qué es el adaptacionismo?
Una visión popular en la biología evolutiva se denomina adaptacionismo. Según los defensores de esta perspectiva, la gran mayoría de las características presentes en los seres orgánicos pueden considerarse como adaptaciones y su estado es óptimo.
Existen científicos notables en la rama de la evolución que apoyan el programa adaptacionista, como John Maynard Smith o William Hamilton, entre otros. Uno de sus mayores oponentes es el renombrado paleontólogo Stephen Jay Gould y su colega Richard Lewontin.
Una de las consecuencias del adaptacionismo es la división del organismo en zonas no conectadas entre sí, evaluando los rasgos de manera aislada. Sus oponentes argumentan que la existencia de un rasgo en la actualidad no debería entenderse siempre como una característica adaptativa.
¿Todas las características son adaptaciones?
Cuando evaluamos las características de un ser orgánico, no podemos concluir sin ninguna prueba que todos sus rasgos corresponden a adaptaciones. Existen otros procesos que pueden explicar la presencia de algunos rasgos. Nótese que una de las consecuencias de que un rasgo no sea adaptativo es que no son producto de la selección natural.
Puede ser que la característica que observamos sea simplemente una consecuencia de su química o física. Por ejemplo, nadie pensaría que el color rojo brillante característico de la sangre es adaptativo. Simplemente, es una consecuencia de su estructura, que probablemente sí es adaptativa, ya que asegura el transporte de oxígeno.
También puede ser un rasgo que se ha fijado por la deriva génica, un segundo mecanismo evolutivo. De hecho, la consecuencia de la deriva es la evolución no adaptativa, pues existe éxito reproductivo diferencial, pero no ligado a una característica que incrementa el fitness de los individuos.
Otra posibilidad es que la característica que creemos adaptativa está ligada a otra (por ejemplo, los genes están muy juntos en el mismo cromosoma, por lo que la probabilidad de recombinación es baja) que sí está siendo seleccionada.
¿Cómo comprobamos si un rasgo es o no adaptativo?
En caso de que haya sospechas de que un rasgo es una adaptación, hay que probarlo de la misma manera que se probaría cualquier otro hecho en las ciencias biológicas: usando el método científico.
Debemos plantearnos una serie de experimentos que nos ayuden a verificar si el rasgo en cuestión es adaptativo. Por ejemplo, sospechamos que el color blanco de los osos polares les sirve de camuflaje.
Aunque no sería muy práctico, uno de los posibles diseños experimentales sería pintar a un oso de marrón, pintar a un oso de blanco (este sería el control de procedimiento para asegurarnos que la pintura per se no causa un efecto en nuestro experimento) y un oso normal.
Posteriormente, cuantificaríamos si alguna faceta de la vida de los organismos experimentales se ve afectada. Este razonamiento se debe aplicar ante cualquier sospecha de adaptaciones, no dando por sentado que el rasgo es adaptativo.
Exaptación: una visión alternativa
En 1982, los investigadores Stephen Jay Gould y Elisabeth Vrba publicaron un artículo en la revista Paleobiology formalizando un nuevo concepto en la biología: exaptación.
Para los autores, exaptación es un término necesario en la biología evolutiva para describir características que han sido moldeadas por la selección natural y que actualmente desempeñan una función distinta.
Ejemplos de exaptaciones
Podemos usar como ejemplo nuestra nariz. Es muy probable que las características actuales de esta prolongación cartilaginosa estén relacionadas con beneficios en la respiración. Sin embargo, nosotros nos valemos de esta estructura para sostener nuestras gafas.
Es decir, la selección natural no favoreció a los individuos que portaban las narices actuales porque favorecía el uso de las gafas.
Extrapolando este ejemplo a una situación biológica más puntual, tenemos el pulgar del panda, el famoso ejemplo de Gould. La alimentación de los pandas se basa únicamente en el bambú, por lo que su correcta manipulación es crucial para la vida del animal. El panda emplea un “sexto” pulgar para dicho fin.
No obstante, el pulgar no es un dedo verdadero, es una extensión de un hueso pequeño perteneciente originalmente a la muñeca, denominado sesamoideo radial.
En el devenir evolutivo, fue ventajoso para algunos individuos contar con un sesamoideo radial alargado, similar a un dedo, ya que probablemente mejoraba la manipulación de su único ítem alimenticio.
Referencias
- Gould, S. J., & Vrba, E. S. Exaptation, a missing term in the science of form. Paleobiology.
- Kardong, K. V. Vertebrates: comparative anatomy, function, evolution. McGraw-Hill.
- Kliman, R. M. Encyclopedia of Evolutionary Biology. Academic Press.
- Losos, J. B. The Princeton guide to evolution. Princeton University Press.
- Rice, S. A. Encyclopedia of evolution. Infobase Publishing.