¿Qué es la selección disruptiva?
La selección disruptiva es una de las tres formas por la cual la selección natural actúa sobre los caracteres cuantitativos en los organismos. La selección disruptiva se encarga de seleccionar en la población más de dos valores de un carácter y las formas promedios disminuyen.
Por ejemplo, pensemos en algún tipo de ave que se alimente de semillas. Si graficamos la frecuencia del tamaño de los picos, obtendremos una distribución normal: una curva con forma de campana, donde el punto máximo representa a los individuos con picos más frecuentes.
Supongamos que las condiciones climáticas del hábitat de los animales solamente permite la producción de semillas muy pequeñas y muy grandes. Los pinzones con picos muy pequeños y muy grandes podrán alimentarse, mientras que los individuos con picos de tamaños intermedios se verán afectados negativamente.
¿Qué es la selección natural?
La selección puede presentarse en la naturaleza bajo distintas modalidades, dependiendo de la relación que existe entre el fenotipo y el fitness.
Una de las múltiples caras de la selección es la selección disruptiva. Sin embargo, antes de definir este tipo de selección, es necesario entender un concepto básico en biología: la selección natural.
1859 fue un año de cambio radical para las ciencias biológicas con la llegada de la teoría de la selección natural, formulada por el famoso naturalista británico Charles Darwin en su libro El origen de las especies, donde propone tal mecanismo.
La selección natural ocurre siempre y cuanto se cumplan tres condiciones en una población: que haya variabilidad, que los organismos presenten ciertas características que incrementan su fitness y que esta característica sea heredable.
En biología evolutiva, el término fitness, o eficacia biológica, se refiere a la capacidad de un individuo para reproducirse y tener descendencia fértil. Es un parámetro que va de 0 a 1.
Vale resaltar que la selección natural no es la única fuerza evolutiva, también la deriva génica tiene un papel relevante en el cambio evolutivo, particularmente a nivel molecular.
Modelo de selección natural disruptiva
Los individuos de ambos extremos de la curva tienen mayor fitness
La selección direccional ocurre cuando los individuos localizados en ambos extremos de la distribución de frecuencias tienen mayor fitness que los individuos centrales. Con el paso de las generaciones, los individuos favorecidos incrementan su frecuencia en la población.
En los modelos de selección disruptiva, puede que más de dos genotipos sean favorecidos.
Bajo una perspectiva genética, la selección disruptiva ocurre cuando el heterocigoto tiene un fitness más bajo que el de los homocigotos.
Tomemos el ejemplo hipotético del tamaño corporal. Supongamos que en una población de organismos, los más pequeños y los más grandes tienen ventaja (escape a depredadores, obtención del alimento, entre otras razones). En contraste, los organismos de altura promedio no tendrán un éxito reproductivo tan alto como el de sus contrapartes.
¿Cómo varía la media y la varianza?
Una metodología común y bastante difundida entre los biólogos es la medición de los efectos de la selección natural en la variación fenotípica por medio de los cambios en la media y en la variación de los caracteres en el tiempo.
Dependiendo de cómo cambian, la selección se clasifica en tres formas principales: estabilizadora, direccional y disruptiva.
En los gráficos de distribución de frecuencia de los caracteres cuantitativos evaluados podemos cuantificar varios de los parámetros mencionados.
El primero es la media o el promedio aritmético del rasgo bajo estudio. Por ejemplo, medir en una población de roedores el tamaño corporal y calcular la media. Esta es una medida de tendencia central.
La varianza es la dispersión de los datos con respecto a la media de la población. Si la varianza es alta, entonces hay una variabilidad considerable del carácter estudiado. Si es baja, todos los valores obtenidos están cercanos a la media.
Si estudiamos un carácter en la población y observamos que la varianza aumenta en el curso de las generaciones, podemos inferir que está ocurriendo selección disruptiva. Visualmente, la campana de la gráfica va ampliándose con cada generación.
Implicaciones teóricas y evolutivas
La selección disruptiva ha sido de gran interés para los biólogos por dos razones principales. Primero, promueve la variación dentro de una especie en una población, como veremos más adelante con el pico de los pinzones.
Segundo, se propone que la selección disruptiva, actuando por extensos periodos temporales, podría promover los eventos de especiación (generación de nuevas especies).
Ejemplos de selección disruptiva
A pesar de que los eventos de selección disruptiva pudiesen parecer improbables, son comunes en la naturaleza —al menos en teoría—. Los ejemplos más destacados de selección disruptiva los tenemos en distintas especies de aves.
El pinzón africano Pyrenestes ostrinus y las semillas
Generalidades del pinzón y su dieta
Los pinzones de la especie P. ostrinus viven en el centro de África. La dieta de este animal está formada por semillas. La mayoría de las poblaciones presentan formas pequeñas y grandes, tanto en machos como en hembras.
En el ambiente donde viven los pinzones, existen múltiples especies de plantas que producen las semillas y que estas aves incluyen en su dieta. Las semillas varían en términos de dureza y tamaño.
Estudios de Smith sobre la variación en el tamaño del pico
Smith en el 2000 estudió la variación morfométrica en el pico de los pinzones y encontró resultados muy interesantes.
El investigador cuantificó el tiempo que le toma a un pinzón realizar la apertura de la semilla para consumirla. Paralelamente, midió la aptitud biológica de los individuos y la relacionó con el tamaño del pico. El periodo temporal de este experimento fue de unos siete años.
Smith concluyó que existen dos tamaños de picos predominantes porque existen dos especies primordiales de semillas que son consumidas por los pinzones.
Una de las especies de plantas produce semillas muy duras, y los pinzones más grandes y con picos más robustos se especializan en el consumo de esta especie de semillas.
La otra especie abundante produce semillas pequeñas y suaves. En este caso, las variantes de pinzones que se especializan en su consumo son individuos pequeños con picos pequeños.
En un ambiente con una distribución bimodal de los recursos, la selección natural moldea una distribución también bimodal de la especie.
Pico de los colibríes
Los colibríes se alimentan con su pico, altamente especializado y adaptado a las variedades de flores. Hay regiones donde crecen flores largas y cortas, pero no intermedias. En estas regiones, los colibríes de pico largo y corto se alimentarán mejor que los medios. Esto también hace que las plantas de flores largas y cortas se polinicen más que las intermedias.
El pelaje del conejo
Hay 3 colores comunes de pelo en los conejos: blanco, negro y gris. Dependiendo del hábitat, el pelaje les ayudará a sobrevivir mejor. Si viven en entornos de rocas oscuras o muy claras, los conejos negros y blancos tendrán más probabilidades de sobrevivir al camuflarse mejor. Los grises resaltarán más, por lo que serán presa fácil de los depredadores.
La polilla moteada
La polilla Biston betularia cambió su color debido a que los árboles en las ciudades cambiaron el color de su corteza gracias al hollín y a la contaminación. Antes, eran claras y las polillas f. typica se camuflaban perfectamente en las cortezas también claras de los árboles. Al oscurecerse estas, surgieron las polillas f. carbonaria, que son oscuras y se camuflan mejor.
Referencias
- Curtis, H., & Schnek, A. Invitación a la Biología. Ed. Médica Panamericana.
- Freeman, S., & Herron, J.C. Análisis evolutivo. Prentice Hall.
- Futuyma, D.J. Evolution. Sinauer.