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miércoles, 20 de enero de 2016

PRENSA CULTURAL. "El mayor enigma de la evolución recupera la cabeza"

   En "El País":
PALEONTOLOGÍA

El mayor enigma de la evolución recupera la cabeza

'Hallucigenia', un vapuleado fósil de la explosión cámbrica, halla su lugar en el cosmos


Reconstrucción artística de un 'Hallucigenia sparsa'. / DANIELLE DUFAULT

Hallucigenia, uno de los fósiles más alucinantes (de ahí su nombre) de la explosión cámbrica —los ecos del origen de los animales, hace 500 millones de años—, ha encontrado al fin su cabeza, resolviendo el muy polémico y no menos alucinante enigma de su posición evolutiva. El animal sufrió hace 40 años el mayor planchazo de la historia de la paleontología: lo pusieron al revés, con las espinas para abajo y una especie de chimeneas dorsales que luego resultaron ser las patas. ¿Qué tiene que ver Darwin con Frank Capra? Siga leyendo.
El Cámbrico cubre de 541 a 485 millones de años atrás. Los famosos depósitos del Burgess Shale en Canadá datan de 508 millones de años atrás, en plena explosión cámbrica. Los fósiles del Cámbrico son esenciales para entender no solo el origen de los animales, sino también su evolución inicial, su diversificación y sus asombrosas innovaciones: las raíces biológicas de nuestro mundo. Martin Smith, de la Universidad de Cambridge, y Jean-Bernard Caron, del Museo Real de Ontario, presentan hoy su hallazgo en la revista Nature.
La historia paleontológica de Hallucigenia está íntimamente ligada a uno de los mayores enigmas de la teoría de la evolución. La Tierra tiene 4.500 millones de años (un tercio de la edad del universo, más o menos), y las primeras bacterias aparecieron muy pronto: las evidencias fósiles se remontan a 3.500 millones de años atrás.

Los animales tardamos casi 3.000 millones de años en llegar al mundo
Pero los animales solo aparecimos en las postrimerías del precámbrico, hace unos 600 millones de años. Tardamos casi 3.000 millones de años en llegar al mundo. Y, sin embargo, solo nos llevó 10 millones de años inventar todos los planes de diseño del cuerpo existentes en la actualidad, desde los artrópodos como la gamba y el mosquito hasta los cordados como el lector. En eso consistió la desconcertante explosión cámbrica.
Hallucigenia fue uno de los fósiles de la explosión descubiertos en 1909 por el célebre paleontólogo estadounidense Charles Walcott en el Burguess Shale canadiense. Con solo un par de centímetros de largo, el fósil difícilmente podría haber competido con el resto de los monstruos cámbricos hallados por Walcott, como el abominable depredador marino Anomalocaris, que podía alcanzar el metro de eslora. Pero Hallucigenia era realmente especial, con una fila de tubos extraños, como chimeneas recorriéndole la espalda, y unos pares de patas parecidas a espinas. Ni rastro de una cabeza.
No fue Walcott quien le puso ese nombre, sino otro gran paleontólogo muy posterior: el británico Simon Conway Morris, que se empleó a fondo en los años setenta para reinterpretar casi todos los fósiles que había clasificado su antiguo colega. La historia épica de esta reinterpretación se convirtió en un icono de la biología mundial gracias al libro de Stephen Jay Gould La vida maravillosa, que fue devorado por científicos y público general en los años ochenta y noventa.

'Hallucigenia' es un ancestro de los actuales gusanos de terciopelo
Gould convirtió el trabajo de Conway Morris en el paradigma de sus teorías, que querían despojar a la evolución de todo sentido de progreso, direccionalidad o propósito. El científico neoyorkino presentó los monstruos de explosión cámbrica como el ejemplo máximo de los mecanismos impredecibles y azarosos de la evolución: si la cinta de la historia de la Tierra se repitiera —como en la película de Frank Capra Qué bello es vivir—, el resultado sería totalmente distinto, y nosotros no estaríamos aquí.
Pero la investigación de Conway Morris —y el libro de Gould— contenían uno de los mayores planchazos de la historia de la paleontología: habían puesto a Hallucigenia del revés. Las chimeneas eran en realidad las patas, y eran las espinas las que estaban en la espalda. También confundieron la cabeza con la cola, como queda claro ahora con el hallazgo de Smith y Caron.
Los dientes faríngeos y los elementos circumorales (circum-oral, alrededor de la boca) son dos de los principales rasgos definitorios de los ecdisozoos, el grupo más exuberante de animales, compuesto actualmente por los ocho phyla que mudan su cutícula cada tanto para crecer: insectos, arácnidos, crustáceos, gusanos nematodos y otros. Los planes de diseño de estos animales surgieron muy rápido a principios del Cámbrico, pero han cambiado muy poco en los 500 millones de años subsiguientes.
Al encontrar la cabeza de Hallucigenia por primera vez, Smith y Caron aclaran la orientación antero-posterior del animal. Tiene una cabeza alargada con un par de ojos dorsales. Junto a los elementos circumorales y los dientes en la faringe, o extremo anterior de su tubo digestivo, estos rasgos clasifican definitivamente a Hallucigenia como un lobópodo del Cámbrico. Y lo más importante: queda claro ahora que es un ancestro de los actuales onicóforos, o gusanos de terciopelo, que han perdido esas estructuras de la cabeza. Hallucigenia ha resultado estar próximo al muy buscado ancestro de todos los ecdisozoos.

viernes, 27 de marzo de 2015

PRENSA CULTURAL. "Darwin tenía razón: la endogamia perjudicó a su estirpe"

   En "El País":

Darwin tenía razón: la endogamia perjudicó a su estirpe

El naturalista siempre temió por la salud de sus hijos, fruto de su enlace con una prima


Montaje de una imagen de Charles Darwin y su primogénito William con otra de su mujer Emma abrazando a Leonard.
Charles Darwin llegó a tener diez hijos con su mujer, Emma Wedgwood, entre 1839 y 1856 y, como es natural, temía por la salud de su prole. Pero sus miedos iban más allá de las preocupaciones habituales de un padre, ya que partían de un cierto sentimiento de culpa: un pecado original propio que podía provocar que sus hijos fueran enfermizos o, cuando menos, más débiles de lo normal. Charles y Emma eran primos hermanos. El más relevante de los Darwin sabía que la consanguinidad deteriora a las siguientes generaciones, ya sean plantas o animales. Ahora sabemos que sus temores estaban justificados: su estirpe sufrió muertes prematuras y falta de fertilidad por culpa de la endogamia.

Tres de los hijos de Darwin murieron antes de los diez años y otros tres no tuvieron descendencia aunque se casaron repetidamente
El problema no surge únicamente del lecho de Charles y Emma. Los Darwin y los Wedgwood se emparejaron entre ellos durante muchas generaciones, lo que provocaba que el naturalista y su esposa tuvieran muchos otros parentescos además de ser primos hermanos. Otros tres hermanos de Emma se casaron con sus primos y la hermana de Charles, Caroline, también se enlazó con un primo Wedgwood. El cuñado de Charles, Harry Wedgwood, se casó con Jessie Wedgwood, que era su prima hermana por partida doble: sus padres eran hermanos y sus madres eran hermanas.
Esta endogamia desbocada de los Darwin-Wedgwood los convierte en una dinastía perfecta para que los genetistas estudien las consecuencias de la consanguinidad, como ya hicieran con la familia real de los Habsburgo. La primera y más evidente es que los niños nacidos de estos matrimonios tenían menos opciones de llegar a la pubertad, como mostró un estudio publicado en 2010 que generó un ruido importante en la prensa británica. Tres de los diez hijos de Darwin murieron durante la infancia, en dos casos por enfermedades que hoy sabemos que generan menos resistencia en los menores fruto de la endogamia. Ahora, los mismos investigadores acaban de analizar en otro estudio cómo estas relaciones de consanguinidad mermaron la fertilidad de esta dinastía.

El naturalista fue el primero en estudiar el efecto de la endogamia: las plantas eran más débiles y pequeñas
"Actualmente hay una cierta unanimidad en que la consanguinidad afecta a la fertilidad y a la esterilidad en los humanos, el problema es que aún no se ha podido concretar el modo. En la dinastía de Darwin hemos encontrado que la culpa de que las parejas consanguíneas tengan menos hijos que las parejas no consanguíneas no es de la propia pareja, sino de los varones consanguíneos", explica Francisco Ceballos, genetista de la Universidad de Santiago de Compostela. El resultado de sus análisis muestra que los varones Darwin-Wedgwood fruto de la endogamia tuvieron 1,2 hijos por mujer frente a los 2,1 que tuvieron los no consanguíneos, tras descartar otros factores demográficos o socioeconómicos.
De los hijos de Charles Darwin, tres no pasaron de los 10 años y otros tres fueron incapaces de tener descendencia. En concreto, William y Leonard (retratados en la imagen) se casaron dos veces pero no tuvieron prole y su hermana Henrietta tampoco, a pesar de disfrutar de un matrimonio estable. Siguiendo un análisis estadístico, Ceballos y sus colegas han encontrado que las parejas consanguíneas de esta dinastía tienen un intervalo reproductor más corto tras examinar las edades, la duración de los matrimonios y otros aspectos. "La calidad del esperma es peor y cuanto mayores son los varones menos posibilidades tienen de ser fértiles", asegura Ceballos.

La calidad del esperma es peor y cuanto mayores son los varones menos posibilidades tienen de ser fértiles", asegura Ceballos
Tanto preocupaba la consanguinidad al naturalista que fue el primer estudioso de sus consecuencias. Darwin publicó varios trabajos sobre el efecto nocivo de la endogamia en 57 plantas distintas: la descendencia era más pequeña, florecía más tarde, tenía menos peso y producía menos semillas que aquellas plantas que no eran fruto de la consanguinidad. Hasta tal punto le inquietaban los resultados que se sirvió de sus contactos políticos para conseguir que el Parlamento incluyera en el censo británico una pregunta específica para el estudio del matrimonio consanguíneo. Trasladó sus miedos incluso a su hijo George, que estudió detenidamente la materia para llegar a la conclusión de que los efectos negativos no eran importantes en familias criadas con buenas condiciones de vida, como la suya.
Nada hacía pensar que los Darwin-Wedgwood arrastraban esta desventaja genética, ya que estaba plagada de cerebros eminentes, con diez miembros de la Royal Society en la familia, y así opinan por lo general los darwinólogos. Sin embargo, estos nuevos estudios señalan que tanto enlace entre primos tuvo sus consecuencias en la salud de la familia. Como concluyen los autores de este examen, "las pruebas sugieren que los temores de Darwin sobre la salud de sus hijos como resultado de su matrimonio con su prima hermana Emma Wedgwood no eran ni exagerados ni injustificados".

martes, 24 de marzo de 2015

PRENSA CULTURAL. "Descubierto el origen del 'animal más extraño' según Darwin"

En "El País":

Descubierto el origen del “animal más extraño” según Darwin

El análisis de proteínas de varios fósiles esclarece la procedencia evolutiva de dos mamíferos extintos que descubrió el naturalista durante su viaje en el 'Beagle'


Reconstrucción del 'Macrauchenia' descubierto por Charles Darwin. / PETER SCHOUTEN

En 1833, Charles Darwin era un geólogo veinteañero a bordo del Beagle que ignoraba cuánto iba a cambiar su vida. Un día, en Uruguay, compró por unos peniques un cráneo fósil al que los niños habían cosido a pedradas. Era una rareza y, por su tamaño, bien podía haber tenido la talla de un elefante africano. Después encontró un diente que encajaba a la perfección en la calavera. Para su sorpresa, los incisivos parecían de una rata gigante. Darwin lo describió como “uno de los animales más extraños jamás descubiertos” y siguió adelante. Meses después, en Argentina, halló el fósil de otro mamífero enorme que tenía cuello de camello y una trompa que recordaba al elefante.
Lo que no pudo hacer fue identificar el origen de aquellos enormes mamíferos extintos de América. ¿Estaban emparentados con los elefantes africanos o con las llamas y los roedores americanos? Desde entonces muchos otros expertos han intentado, sin éxito, responder a esta pregunta estudiando la extraña morfología de los huesos. “Nadie tenía ni idea del lugar que ocupan estos animales en la radiación de los mamíferos”, detalla a Materia Ian Barnes, investigador del Museo de Historia Natural de Londres. Ahora, gracias a la ayuda de algunos de los mayores expertos del mundo en rescatar material biológico de fósiles, Barnes ha conseguido resolver el enigma.


Reconstrucción del 'Toxodon' / PETER SCHOUTEN
Barnes y el resto de su equipo han conseguido aislar proteínas de colágeno de restos de ambos animales, conocidos como Toxodony Macrauchenia. Es una técnica que ya se ha usado con huesos de dinosaurio y a la que se recurre cuando no se puede extraer ADN debido al deterioro por el clima o el tiempo. En ambos casos el análisis del colágeno permite fragmentar esta proteína en sus piezas básicas, los aminoácidos, compararlas con las de otros animales (un caballo extinto e hipopótamos y tapires actuales), y dilucidar el origen evolutivo de una especie.
Los animales descubiertos por Darwin pertenecieron a un grupo de ungulados primitivos, hermanos de los ungulados actuales como el rinoceronte, el caballo o el tapir, según el trabajo publicado hoy en Nature por Barnes y el resto de un equipo internacional de científicos. Ninguna de las dos especies estaba emparentada con los afroterios, animales genuinos de África como el elefante o el cerdo hormiguero.

El árbol de la evolución

El descubrimiento no es solo importante por haber recuperado proteínas de fósiles que tienen más de 12.000 años y por las posibilidades que esta técnica abre en el futuro, sino por un significado que Darwin supo intuir a la perfección. En lugares diferentes y momentos diferentes, la vida desarrolla y mezcla adaptaciones similares, como el largo cuello de camello de los Macrauchenia o los redondeados cuerpos de los manatíes, otros afroterios que a simple vista podrían confundirse con focas o morsas, pero cuyo pariente terrestre más cercano es el elefante.
Tras descubrir el Toxodon, Darwin escribió asombrado: “¡De qué forma tan maravillosa están diferentes órdenes [de animales] hoy bien separados mezclados en diferentes puntos en la estructura del Toxodon!”. Según su biógrafo Peter Bowler, lo visto en estos fósiles fue justo lo que necesitaba para acuñar una de las ideas claves de su teoría: la evolución no es una escalera que progresa de menos a más, sino un árbol que se ramifica constantemente.