Darwin

La predicción de una lengua muy larga

polilla“Acabo de recibir una caja de parte de Mr Bateman llena de la asombrosa Angraecum sesquipedalia con un nectario de un pie de largo. Sabrá dios qué insecto puede chuparla” escribió Darwin en 1862 a su amigo Hooker. En ésta y otras cartas muestra su fascinación y sorpresa por esta orquídea de Madagascar que hoy se le conoce comúnmente como la orquídea de Darwin. Fue por estas fechas, en su estudio de Reino Unido, donde Darwin hizo una de sus predicciones más famosas, que redactó en otra carta a Hooker y elaboró con más detalle en su libro La fecundación de las orquídeas: “En Madagascar deben existir polillas con probóscides capaces de extenderse un largo de entre 10 y 11 pulgadas [25-28cm]…Angraecum sesquipedale debe depender de alguna polilla gigante”. ¿Cómo, sin haber visto nunca a la orquídea en su ambiente natural, pudo Darwin elaborar esa predicción? ¿Cómo puede confirmarse un proceso sin que pueda observarse? Según la teoría de la evolución propuesta por Darwin tres años antes en su libro El Origen de las Especies, muchas de las características de los organismos son producto de la selección natural. En este proceso aquellos individuos con características que les den ventaja sobre otros en su reproducción o sobrevivencia tendrán más descendencia; esto, con el tiempo, tendrá como efecto que en la población esta característica se vuelva más y más común, hasta que finalmente sea una característica de la especie. Que algún rasgo sea ventajoso depende del medio ambiente o de las “presiones de selección”. Muy comúnmente, estas presiones de selección tienen que ver con otros organismos con los que se interactúa; cuando la evolución de dos especies está determinada o afectada mutuamente, se le llama coevolución, y el concepto es otra de las grandes aportaciones de Darwin a la biología.

Darwin tenía a la coevolución en mente cuando se preguntó qué insecto podría chupar ese nectario tan largo. Los nectarios son estructuras de la flor donde se guarda el néctar que atrae a animales polinizadores con su dulce olor y sabor. Los polinizadores, al ir en busca de este néctar, se impregnan del polen de la flor y después, al ir en busca de más néctar a otra flor, dispersan el polen. La flor logra así la reproducción y el bicho en cuestión se alimenta. Un nectario tan largo como el de Angraecum sesquipedale sólo podría haber evolucionado en presencia de un insecto con una probóscide o “lengua” igual de larga.

Darwin murió en 1882 sin haber escuchado nunca sobre la polilla que según él, debía existir y polinizar a su orquídea. No fue sino hasta 21 años después de su muerte (y 41 desde su predicción) que un insecto con estas características fue descrito. Xanthopan morganii praedicta es una polilla que habita en el mismo lugar que la orquídea, y tiene una probóscide particularmente larga para el tamaño del animal. Su “lengua” mide hasta 20cm, mientras que la polilla misma de punta a punta de sus alas, mide 16cm. Dada la longitud de su probóscide y el lugar en el que vive, desde que se describió se asumió que es la polilla que Darwin predijo y que poliniza a la orquídea. Sin embargo, fue hasta 1992 en que estas fueron observadas y se tuvo evidencia directa de la relación entre la flor y el insecto.

A pesar de que no existen máquinas del tiempo que nos permitan observar procesos evolutivos pasados, y de que frecuentemente es difícil o imposible la experimentación para probar predicciones en biología evolutiva, éste es un ejemplo de cómo se formulan y comprueban hipótesis evolutivas. La teoría de la evolución tiene un gran poder predictivo y como cualquier ciencia, diferentes métodos para confirmar sus hipótesis. La mayoría de las predicciones basadas en la teoría evolutiva no tardan, como la de la orquídea de Darwin y su polinizador, 143 años en encontrar evidencia directa.

Fuentes:

Aquí se puede ver el video del insecto y la orquídea en acción.

Este artículo narra a detalle la historia de la predicción de Darwin. Las citas están traducidas de ahí, que a su vez cita cartas de Darwin y el libro La fecundación de las orquídeas.

En Darwin Online puede consultarse la correspondencia de Darwin, sus libros, y muchos otros textos de él.

Historia Original en el Blog de Historias Cienciacionales.

Imagen del Museo de Historia Natural de Reino Unido.

Suyo, Míster Darwin

19022014 Quizá la última hoja de papel que llegó a tu buzón sea un recibo de pago, o alguna propaganda indeseada de un restaurante de comida china. Pero uno debe recordar que algún día esas pequeñas cajas recibían hojas de papel llenas de palabras escritas a mano que los destinatarios esperaban con expectación. Eran cartas de amor, de odio, de saludo, de afecto, de discusión, de invitación, de disculpa, de tentación, escritas directamente con la mano sobre el papel. Había también, por supuesto, cartas científicas. Uno de los personajes más prolíficos en su escritura epistolar fue Charles Darwin, a quien hace poco le celebramos 205 años de su nacimiento.

Con cerca de 15,000 cartas escritas o recibidas, Darwin hizo gran parte de su trabajo científico a través de cartas. Es decir, la mayoría de sus destinatarios eran colegas naturalistas con quienes se enzarzaba en gruesas discusiones sobre el origen de las especies o a quienes pedía consejo para revisar partes de sus escritos. Después de tanta tinta intercambiada, muchos de esos colegas terminaban siendo sus más queridos amigos. Sucedió así con el botánico Joseph Hooker, a quien estuvieron dirigidas cerca de 1,400 de las cartas que Darwin escribió. Hooker fue el primero a quien Darwin le contó sobre sus ideas evolucionistas, en ese famoso pasaje que dice: “Estoy casi convencido (contrariamente a la opinión que tenía al comenzar) de que las especies no son (es casi como confesar un asesinato) inmutables.” Y unas líneas más abajo, le hace saber que tiene una explicación viable, que no se parece en nada a “las tonterías de Lamarck”: “Creo que he encontrado (¡vaya osadía!) la forma más simple por la cual las especies se adaptan exquisitamente a varios fines.”

La cercanía de estos naturalistas creció hasta tal grado que algunas de las cartas más emotivas escritas por Darwin iban dirigidas a Hooker, como aquella en la que le contaba de la muerte de su nuera durante el parto; pero también algunas de las más emotivas que Darwin recibió fueron del mismo Hooker, como aquella en la que el botánico le hacía saber de la muerte de su hija de 6 años, escrita tan sólo una hora después del fallecimiento. Es probable que si Darwin realmente hubiera cometido un asesinato, se lo hubiera confesado a Hooker, también por carta.

Por carta, Darwin también escribió a su mentor, el geólogo Charles Lyell mientras viajaba por el mundo en el Beagle; por carta recibió una síntesis de las ideas de Alfred Russell Wallace sobre la inmutabilidad de las especies, que lo llevó a ordenar sus notas y publicar El Origen de las especies un año después; por carta discutió con numerosos naturalistas, como el botánico Asa Gray y el zoólogo Thomas Henry Huxley (quien se convertiría en un acérrimo defensor de las ideas darwinianas). El estudio de este material epistolar es tan importante para el entendimiento de la figura de Darwin que la Universidad de Cambridge recientemente reunió todas las cartas conocidas del naturalista inglés y las publicó en 20 volúmenes. En ellas se observa, según la página de presentación del proyecto, “una imagen notablemente completa del desarrollo de su pensamiento”.

En el 205 aniversario del nacimiento de Darwin, podemos comenzar a seguir su ejemplo y escribir algunas cartas (virtuales también cuentan; nos gusta el siglo XXI) en las que, dentro de algunos años, alguien encuentre también una imagen del desarrollo de nuestro pensamiento.

Suyos,

Historias Cienciacionales.

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En este sitio de la Universidad de Cambridge puedes leer cerca de 1,000 cartas de Darwin, entre ellas, muchas de las dirigidas a Hooker: http://www.darwinproject.ac.uk/darwins-letters

Este es el top ten de las cartas entre Hooker y Darwin según los curadores del sitio de Cambridge: http://www.darwinproject.ac.uk/darwin-hooker-letters

Aquí el texto completo del primer libro sobre las cartas de Darwin, escrito por su hijo Francis. http://darwin-online.org.uk/content/frameset?viewtype=text&itemID=F1452.1&pageseq=1

Y aquí algunas felicitaciones de cumpleaños que Darwin recibió por carta: www.darwinproject.ac.uk/editors-blog/2012/02/10/happy-203rd-birthday-charles-darwin/

Y ya entrados en calor, El Origen de las Especies, tomo 1: http://www.traduccionliteraria.org/biblib/D/D1011.pdf

Y tomo 2: http://www.traduccionliteraria.org/biblib/D/D1012.pdf

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Bibliografía:

Nota en el blog de Historias Cienciacionales

Londres tropical ¿y ahora qué más?

Tiene alrededor de dos meses que fue el 21vo Simposio de Biodiversidad Tropical, en Londres. Su objetivo fue presentar y discutir nuevos métodos interdisciplinarios y genómicos para acelerar el estudio de la biodiversidad y la función de ecosistemas tropicales. El que un simposio sobre biodiversidad tropical ocurra en una ciudad famosa por su clima triste y en un país cuya riqueza biológica entera es equiparable a la que puede existir en un solo árbol del Amazonas pareciera ridículo, y lo es. Pero el simposio ocurrió aquí no como tributo a la ironía, sino porque fue organizado por el Natural History Museum (Museo de Historia Natural) de Inglaterra y sus ponentes fueron sobretodo investigadores basados en Europa y Estados Unidos.

La casi ausencia de investigadores de países tropicales en el simposio invita a reflexionar, pero dejo esa discusión para otra ocasión. Lo que sí voy a subrayar es que fue el Natural History Museum quién organizó esta reunión, y que The Smithsonian Institution (El Instituto Smithsonian)  de Estados Unidos, tuvo una presencia fuerte. Estos museos, como todo museo de historia natural que se respete, son también (y principalmente) centros de investigación sobre el mundo vivo. Albergan ejemplares de plantas y animales cuyas colectas se remontan a días previos a Darwin, y que vivieron el esplendor de las excursiones naturales a los que fueran (algunos siguen siendo) los territorios inexplorados del mundo. Guardan el trabajo de nombres que suenan a leyenda, como Joseph Banks, el naturalista a bordo del primer gran viaje del Capitán Cook; Mary Anning, quien descubrió los primeros fósiles de Ichthyosaurus y Plesiosaurus, cuando había poca evidencia para contradecir la versión Bíblica de la creación; y los propios Charles Darwin y Alfred R. Wallace, los  co-descubridores de la teoría de la evolución por selección natural.

  Mariposas colectadas por Wallace en el siglo XIX. Imagen del acervo digital de Wallace del Natural History Museum. © The Natural History Museum, London

 

Así, el museo que el público ve son unos cuantos ejemplares de particular atractivo más mucho relleno didáctico. Los verdaderos tesoros de los museos de historia natural están cerrados al público: anaqueles con cajones que llenan cuartos de pared a pared y de piso a techo.

 

Anaqueles en la colección de insectos del Natural History Museum en Londres

 

La colección de escarabajos del museo que visité en Inglaterra es de unos 10 millones de ejemplares. Ocupan 22 mil anaqueles como el de la foto, cada uno con decenas de cajones entomológicos con sus respectivos especímenes etiquetados y montados con todo cuidado.

 

Uno de los cajones entomológicos con ejemplares históricos. Quién los enseña es Conrad Gillet, estudiante de doctorado del museo, amigo y entomólogo brillante, de esos que le dedican su vida a los escarabajos con más pasión de la que la gente le dedica a vivir.

 

El museo en total tiene más de 70 millones de especímenes que van de microorganismos a esqueletos de mamuts. La mayoría de los ejemplares provienen de países tropicales, muchos de México.

 

Dynastes hyllus de México. Estos escarabajos alcanzan los 3.5 -7.5 cm de largo. Viven en bosques mesófilos, que son de los ecosistemas más amenazados del país, sólo quedan fragmentos pequeños en Veracruz, Puebla, Oaxaca y Chiapas.  

Hacemos drama por el penacho de Moctezuma, pero la verdadera tragedia es que los ejemplares tipo (es decir el primero con el que se describe una especie) de un sinnúmero de especies mexicanas de plantas y animales están en algún herbario o colección fuera de México. Por ejemplo el herbario el Real Jardín Botánico de Madrid guarda los especímenes que  José Mariano Mociño y Martín de Sessé colectaron durante la Real Expedición Botánica a la Nueva España entre 1787 y 1803. Su base de datos actual cuenta con 14,515 registros que corresponden a 1,879 géneros y 7,635 especies pertenecientes a México, Cuba, Perú y Estados Unidos.

Visto con ojos resignados, la verdad es que cuando la mayor parte de estas colecciones se crearon no éramos país siquiera. Con ojos menos condescendientes se siente como parte de los tantos atropellos del colonialismo. En una palabra: historia. De esa que hay que saber pero, creo yo, también poder aterrizar en su contexto para caminar el presente. Hoy los museos están abiertos a investigadores de todo el mundo y las redes de colaboración son, burocracia de por medio, funcionales. Además México tiene sus propias colecciones con investigación de primer nivel. Por ejemplo el Herbario Nacional de México resguarda más de un millón de ejemplares, es el más grande de Latinoamérica, uno de los 10 más activos del mundo y con ejemplares más recientes pero también de valor histórico.  Al mismo tiempo, la CONABIO tiene un programa de repatriación de datos curatoriales de colecciones en el extranjero, que puede consultarse a través del Herbario Virtual.

 

Imagen del Herbario Virtual de la CONABIO del holotipo de la orquídea Epidendrum magnificum colectado en 1899 .

 

Lo importantes es que estas colecciones existen y que, en gran medida gracias a ellas, comenzamos a entender la biodiversidad del planeta bajo la mirada de la ciencia. Darwin y Wallace fueron parte de la tradición de enviar naturalistas a describir y colectar el mundo vivo, y el resultado de sus viajes fue la teoría de la evolución. Hoy son los museos y su vínculo con las universidades quienes continúan con la investigación. Ya no se trata sólo de colectar y describir la basta variedad de la vida en la tierra, sino ahora los biólogos viven con el homérico objetivo de entender los procesos ecológicos y evolutivos que generan y mantienen la diversidad de la vida (y la vida misma) en la Tierra.

La biodiversidad no son los ejemplares secos y montados en algún cajón del mundo, sino los seres vivos que pululan ecosistemas de los que sabemos miserias. Pero los museos de historia natural aún son útiles. Primero como cuartel central para los investigadores y luego como acervo histórico y referencia. Sus bases de datos (que se encuentran unidas en una red) permiten obtener una rica información de lo que hay (o hubo) en diversos lugares de la Tierra sin tener que emprender de nuevo cada una de las expediciones. Y también permiten dirigirlas al lugar geográfico correcto según los organismos que se desee estudiar con las herramientas de la biología moderna: métodos de muestreo refinados y estadísticamente útiles; el ADN y las puertas que abre al entendimiento de la evolución; y el fundamento teórico de los procesos ecológicos y evolutivos.

Mucha de esta investigación moderna se enfoca en los ecosistemas de Latinoamérica, África meridional y el sureste asiático no como una especie de sondeo de la riqueza natural de las colonias (como lo fue al menos en parte la justificación de las expediciones de antaño), sino con un genuino interés en entender la evolución y ecología de la vida en los sitios que ésta es más abundante, diversa, desconocida y amenazada: los ecosistemas tropicales. Por eso, varios párrafos después, es que instituciones como el Natural History Museum y The Smithsonian Institution, organizaron el simposio.

No es de sorprenderse entonces que muchas de las presentaciones se enfocaron en cómo hacer uso de las muestras de los museos con los métodos de secuenciación de nueva generación, que permiten secuenciar genomas completos (o casi completos) de forma relativamente barata. El problema principal es que estos métodos requieren ADN de buena calidad, pero el de los ejemplares de museos está deteriorado. En la furia por proteger a los especímenes del ataque de hongos y de otros organismos, en tiempos históricos los ejemplares de museos fueron bañados con químicos que funcionaron muy bien para detener infestaciones de hongos e insectos por la misma razón que luego se etiquetaron como altamente cancerígenos: destruyen el ADN. Muchos de los tesoros más antiguos de los museos son cascaritas de útiles características anatómicas, pero casi nada más.

Así pues, muchos estudios se están dando a la tarea de volver a colectar lo ya colectado, esta vez incluyendo una muestra de ADN. Por supuesto que sería ridículo, imposible e innecesario volver a colectar un edificio de muestras. Pero no es descabellado tener un representante por Género o si quiera por Familia. Estudiar estos genomas traería grandes aportaciones al entendimiento del árbol de la vida. Es aquí cuando museos de países como el nuestro podrían posicionarse a la par que sus símiles de países desarrollados. México podría sostener una de las colecciones más importantes del siglo XXI, de las que se requieren para tener un mejor entendimiento de la evolución de la biodiversidad y que quizá guarden hallazgos insólitos. Comento la idea de tener un banco de ADN o de tejido de calidad para estudios genómicos no como la gran revelación, sino como algo que ya está pasando. Tenemos la comunidad científica, la legislación y las principales colecciones de México empiezan a incluir muestras de ADN. Pero desconozco si hay un llamado formal para crear un banco de tejido de forma más sistemática. Además, no sólo son investigadores nacionales quienes piensan en esta línea. Gente como Johnathan Coddington, quien en el simposio habló de cómo pasar de los inventarios de museos a la genómica, considera que ésta es la posición que los museos de países tropicales deberían tomar.

Dónde y quiénes investigamos la biodiversidad es relevante por motivos éticos, políticos y relevantes a su conservación. Pero la esencia es entender el mundo vivo, desentramar la complejidad de los procesos evolutivos y ecológicos que generan y mantienen la biodiversidad, ese fenómeno común a todo nuestro planeta, sin importar nuestros artificiales límites geopolíticos. Por eso en el simposio se discutieron también otros métodos útiles para el estudio de la biodiversidad que poco tienen que ver con los museos. Por ejemplo: el uso de imágenes LIDAR para evaluar la estructura del bosque; la secuenciación de ADN obtenido directamente de muestras de suelo o de excrementos animales; el combinar información espacial junto con información filogenética; y varios más.

La idea era presentar la gama de técnicas disponibles para discutir así nuevas posibilidades y ángulos, plantear preguntas claves e inquirir a los ecosistemas tropicales con la biología del siglo XXI. Pero esto último no pasó, al menos no cómo yo lo esperaba. Como esa sensación que a veces da el cine, cuando un gran tema, un reparto galardonado y una producción de millones no logran condensarse en una obra que nos arranque aplausos como una reacción fisiológica. Las grandes hipótesis son escasas, aún más que los grandes guiones. Hay que especializar y extender al límite tecnológico las herramientas, pero también dedicar nuestras mentes y reuniones a las preguntas. La posibilidad de estudiar la biodiversidad desde genes hasta ecosistemas ya es posible ¿Qué queremos saber?

 

Acerca del autor

Alicia Mastretta Yanes es Bióloga egresada de la UNAM y actualmente cursa su doctorado en la University of East Anglia, Inglaterra. Su proyecto explora la relación entre las características físicas del paisaje y la distribución de la diversidad genética en plantas de alta montaña de México.