pez de cueva ciego, Astanax mexicano, se cita a menudo como un ejemplo de libro de texto de la evolución darwiniana. La dramática transformación de peces de superficie pigmentados con ojos a peces no pigmentados que habitan en cavernas y sin ojos se presenta como una fuerte evidencia de una evolución no guiada. Pero científicos con una perspectiva diferente han comenzado a estudiar este pez para ver si las predicciones de la teoría darwiniana son ciertas. Echemos un vistazo a algunas investigaciones recientes.
La teoría darwiniana estándar hace las siguientes afirmaciones:
- Mutaciones aleatorias cambiaron la pigmentación de los peces.
- Mutaciones aleatorias desactivaron los ojos del pez.
- Estos cambios se produjeron durante un largo período de tiempo.
- Los peces sin ojos ni pigmento tenían una ventaja reproductiva en ambientes de cuevas.
Seguimiento ambiental continuo
Sin embargo, existe otro modelo que explica las adaptaciones de los peces de las cavernas. Este modelo se llama Seguimiento Ambiental Continuo (CET) y se basa en el diseño. El modelo supone que los organismos rastrean activamente las condiciones en un entorno determinado y se autoajustan basándose en trayectorias adaptativas predeterminadas. De manera similar a los sistemas ágiles diseñados por humanos, los organismos pueden realizar cambios internos dentro de un rango en respuesta a cambios externos. Este modelo tiene la posición:
- Los cambios genéticos son dirigidos y repetibles, no aleatorios.
- Una mutación puede basarse en cambios epigenéticos o de expresión genética.
- La adaptación es más rápida porque está programada y no depende de la acumulación de cambios aleatorios.
- Existe un mecanismo sensorial para determinar cuándo el pez debe sufrir estos cambios.
Según CET, se espera que los resultados adaptativos sean altamente controlados, rápidos, repetibles y, en algunos casos, reversibles. Se espera que las adaptaciones cubran todo el espectro, desde los cambios fisiológicos que le ocurren a un individuo en una vida hasta los cambios generacionales, que ocurren más lentamente a lo largo de varias generaciones. Este modelo considera los cambios ambientales como un agente selectivo que desencadena la sensibilidad de un organismo.
Adaptaciones similares para diferentes animales que habitan en cavernas.
Las criaturas que habitan en cavernas se llaman troglobitas (a diferencia de los trogloditas que habitan en cavernas, más familiares). A menudo exhiben rasgos similares a los peces de las cavernas ciegos, que incluyen: pérdida de pigmentación, ojos reducidos o ausentes, sentidos visuales mejorados, metabolismo más lento, estrategias reproductivas especializadas y longevidad prolongada. Esto sugiere que estas características son una respuesta diseñada deliberadamente al entorno de la cueva, no al azar.
Investigaciones recientes sobre peces de las cavernas
En primer lugar, las poblaciones de peces de las cavernas ahora «muestran una evolución repetida e independiente de una variedad de rasgos, incluida la degeneración de los ojos, la pérdida de pigmentación, el aumento del tamaño y número de papilas gustativas y órganos mecanosensoriales, y cambios en muchos rasgos de comportamiento». (McGaugh et al. 2014) ¿Son estos cambios repetitivos y paralelos una demostración increíble de que la selección natural actúa de la misma manera una y otra vez sobre mutaciones aleatorias, es decir, “evolución convergente”? ¿O hay alguna otra cosa ocurriendo? Las observaciones de cambios repetidos en rasgos en poblaciones independientes son más consistentes con un modelo adaptativo preprogramado, mediante el cual el diseñador carga la variación genética en diferentes entornos a nivel de población.
Una hipótesis es que existe información distribuida dentro de la población, por lo que diferentes individuos representan diferentes optimizaciones para entornos únicos. Hace un tiempo, cubrí los cambios morfológicos en los guppies, donde se han realizado más investigaciones que en los peces de las cavernas. Para los guppies, la información distribuida a nivel de población (es decir, la variación, aunque no necesariamente generada por una mutación aleatoria) tiende a ser la hipótesis actual. Las características de los guppys cambian según la variación genética, lo que permite cambios en ciertas trayectorias predeterminadas en diferentes entornos. Principalmente porque la generación de la novedad no «sucede ante nuestros ojos», esta evidencia no es convincente para la teoría neodarwiniana de que la variación se debe a procesos aleatorios.
En segundo lugar, el desarrollo de la visión resulta ser un proceso metabólicamente muy costoso, con un 15 por ciento de la tasa metabólica en reposo en las primeras etapas del desarrollo. Por tanto, la pérdida del sistema visual reduce la cantidad de energía necesaria para el desarrollo, lo cual es importante en entornos de cuevas con restricción de nutrientes. (Moran, Softley y Warrant 2015) Esto significa que los peces de las cavernas tienen una razón deliberada para perder los ojos. La pérdida de visión parece ser una compensación necesaria debido a la extrema privación de nutrientes del entorno de la cueva.
En tercer lugar, después de la exposición a condiciones similares a las de la superficie (ciclos diurnos de alta intensidad, luz de espectro completo durante cinco meses), se ha demostrado que un pez de las cavernas sin ojos y sin pigmentación vuelve a un estado casi pigmentado. (Boyle et al. 2023) Esto sugiere que los cambios de color probablemente no sean genéticos, sino más bien epigenéticos, y pueden ocurrir en peces adultos en un plazo de cinco meses.
Direcciones de investigación futuras
El siguiente paso de los investigadores es investigar los mecanismos moleculares que subyacen a estos cambios. Algunas de las obras ya están en marcha. Los investigadores utilizaron un método llamado mapeo QTL, donde se cruzan individuos homocigotos para el rasgo de interés para producir la generación F1. Luego, la generación F1 se cruza o se retrocruza para crear la F2 o las generaciones posteriores. Estas generaciones tienen una combinación de material genético de los padres. La información fenotípica de estas generaciones se registra y se correlaciona con la información genotípica. Esto permite a los investigadores observar qué regiones del genoma se segregan con el rasgo en cuestión. Cuando se hizo esto para el rasgo de pérdida de ojos de los guppys, el mapeo QTL indicó 2.408 genes de un total de 23.042 genes. (McGaugh et al. 2014) Utilizando algunas otras técnicas, los investigadores redujeron su lista de genes a 30 genes involucrados en estos cambios. Pero, incluso en 30 genes, es difícil predecir cómo la acumulación aleatoria de 30 mutaciones diferentes permitió este cambio fenotípico en múltiples poblaciones independientes. De hecho, dados los muchos cambios alélicos coordinados necesarios para el desarrollo de un fenotipo, estos datos son más consistentes con el movimiento de un organismo a lo largo de una trayectoria adaptativa predeterminada donde, dada la situación, los peces intercambian ciertos elementos como los ojos. Funcionar bien en su nuevo entorno.
Conclusión
Investigaciones recientes sobre peces de las cavernas ciegos han demostrado que sus mutaciones son reproducibles, lo que desafía la idea de una acumulación aleatoria de mutaciones. Otra investigación ha revelado una causa funcional importante de la pérdida de ojos en los peces de las cavernas. Además, los estudios han demostrado que estas mutaciones pueden ocurrir más rápidamente de lo que se creía anteriormente. Por ejemplo, se observó que un solo pez de las cavernas revertía la pigmentación en cinco meses cuando se exponía a ciclos diurnos. Un mapeo QTL reciente ha identificado al menos 30 genes involucrados en la pérdida ocular, lo que significa que las mutaciones involucran múltiples genes, lo que sugiere coordinación.
Aunque es necesario trabajar más, la trayectoria de investigación actual es más compatible con el modelo CET basado en el diseño. Una comprensión más profunda de estos procesos puede proporcionar información sobre las adaptaciones o respuestas adaptativas preprogramadas observadas en los peces de las cavernas ciegos de la evolución darwiniana. Sin embargo, la evidencia actual sugiere más.
Referencias
- Boyle, Michael J., Brian Thomas, Jeffrey P. Tomkins y Randy J. Guliuza. 2023. «Prueba del modelo del pez de las cavernas: una teoría del diseño biológico centrada en el organismo». Actas de la Conferencia Internacional sobre Creacionismo 9 (1): 17.
- McGaugh, Suzanne E., Joshua B. Gross, Bronwen Aken, Marylyn Blinn, Richard Borosky, Domitille Chalopin, Helen Hinaux, et al. 2014. «El genoma del pez de las cavernas revela genes candidatos para la pérdida de ojos». Comunicaciones de la naturaleza 5 (octubre): 5307.
- Moran, Damian, Rowan Softly y Eric J. Orden. 2015. «El costo energético de la visión y la evolución del pez de las cavernas mexicano sin ojos». Avances en la ciencia 1 (8): e1500363.
