Complejidad biológica

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Espiral de la complejidad biológica.

La complejidad biológica hace referencia a la vida entendida como un sistema complejo. Se establecen así distintos niveles de complejidad para cada organismo o estructura biológica.

A diferencia del creacionismo, que establece que la complejidad biológica comienza ya en todos los niveles, las teorías evolutivas nos dicen que en la historia de la vida en la Tierra ésta empezó en el nivel más simple (abiogénesis) y fue progresando de forma escalonada y no gradual: cada escalón enmarca un salto de complejidad y viene seguido de un largo periodo de estabilidad en el que el nuevo nivel se afianza y alcanza la supremacía. Existe siempre, eso sí, una superioridad a nivel cuantitativo de los niveles inferiores. La superioridad cualitativa es más relativa, ya que depende de los factores externos que inducen a la selección natural. No hay razón, a priori, para pensar que un organismo de un nivel inferior esté menos adaptado a un entorno o a un cambio del medio que otro organismo superior. Lo que sí es seguro es que en caso de desaparecer la vida, el proceso se produciría en orden inverso a su surgimiento, es decir, que los últimos niveles en desaparecer serían los más simples, que a su vez, son los más resistentes en términos generales.

La conclusión es que si bien de organismo a organismo no se puede establecer una prevalencia adaptativa, sí se puede afirmar que los niveles más frágiles son los superiores, que sucumbirían rápidamente tras hecatombes tales como impactos mayores de meteoritos. Los niveles inferiores son, por el contrario, los más robustos y a su vez, la base de la cadena trófica. Actúan, también, como refugio seguro para la supervivencia de la vida en tiempos difíciles, crisis biológicas tras grandes extinciones. Estudios más recientes acerca de las formas de vida más simples han revelado una resistencia superior a la esperada en entornos duros y extremos. Se especula que pudiesen quedar reductos biológicos en planetas como Marte e incluso que dichas estructuras biológicas o formas de vida fuesen capaces de desplazarse por el espacio diseminando vida en todos aquellos mundos capaces de soportarla (panspermia), bien exista el oxígeno, amonio, arsénico, se adaptarían a las condiciones, fabricándose aun nuevas bioquímicas hipotéticas.

Medida de la complejidad[editar]

La complejidad se define como la cantidad de información necesaria para describir un sistema. Así, cuanto más complejo es un ser vivo más información hay contenida en él. A su vez, un ser complejo que contenga mucha información será altamente no-entrópico u ordenado. Cuanto más orden, más información para establecer dicho orden. El orden no son más que enlaces, interrelaciones entre las diferentes partes del sistema vivo siguiendo algún tipo de jerarquía y estructura definidas. O, dicho de otra forma, información no es sólo cómo hacer las células de nuestro cuerpo, sino también las relaciones e interacciones que mantendrán entre ellas (o cualquier otra unidad que se considere, p.ej. proteínas o genes). Y eso es mucho más de lo que podemos ver a simple vista. Pero hace falta un buen criterio que se pueda usar para comparar y juzgar cuán complejo es un organismo respecto al otro. Para la complejidad de los sistemas no vivos, moléculas, macromoléculas y estructuras macromoleculares, basta con hacer uso de los criterios para medir la entropía en la química. Se considera, pues, que cuanto más organizada y grande sea una molécula menor entropía tendrá.

Sin embargo, en los sistemas vivos se necesitan otros criterios para comparar su complejidad:

Criterio cuantitativo: El tamaño. A igual nivel de complejidad un organismo más grande supone mayor información por un simple hecho cuantitativo. Así, una célula procariota tiene un tamaño medio de 1 a 10 micrómetros mientras que una eucariota comprende valores entre los 10 y 100 micrómetros. Evidentemente, el tamaño no basta para decidir si un organismo es más complejo que otro. La información podría hallarse "comprimida" a modo de estructuras más intrincadas, pero, por lo general, mayor tamaño en las mismas condiciones implicará más información.

Criterio cualitativo: El segundo aspecto sería su estructura. Para comparar el nivel de complejidad de una célula y otra hay que observar los orgánulos en el caso celular. Parece claro que un individuo eucariota contiene estructuras mucho más complicadas que las de uno procariota, tales como centrómeros, el núcleo, una membrana más avanzada, dispositivos motrices como cilios o flagelos etc. Pero no sólo eso: algunos orgánulos imprescindibles para la vida de las células, los que procesan la energía de la célula (mitocondrias para la respiración celular y cloroplastos para la fotosíntesis) provienen de antiguas bacterias endosimbiontes. Éstas han degenerado, ciertamente, pues se han tornado dependientes de una estructura mayor. Por todo esto, para reproducir una célula de ese tipo hace falta mayor información genética.

Niveles de complejidad biológica[editar]

La vida se agrupa en diversos niveles estructurales bien jerarquizados. Así se sabe que la unión de células pueden dar lugar a un tejido y la unión de éstos dan lugar a un órgano que cumple una función específica y particular, como el caso del corazón o el estómago. De esta forma los diversos niveles de jerarquización de la vida se agrupan hasta formar un organismo o ser vivo, éstos al agruparse siendo de una misma especie forman una población y el conjunto de poblaciones de diversas especies que habitan en un biotopo dado forman una comunidad.

Niveles estructurales de la vida Ejemplos Ciencia principal
Partícula elemental Fermiones (leptones y quarks) y los bosones de gauge Física cuántica
Partícula compuesta Neutrón, protón, electrón, etc
Átomo Hidrógeno (H), carbono (C) Física atómica
Molécula Agua (H2O), ADN, ARN, hemoglobina Química
Orgánulo Mitocondria, núcleo, cloroplasto, vacuola Citología
Célula Procariota y eucariota (animal y vegetal). Eritrocito, neurona, miocito
Tejido Tejido sanguíneo, nervioso, muscular Histología
Órgano Cerebro, músculo, pulmón Anatomía
Sistema Sistema circulatorio, nervioso, respiratorio Fisiología
Organismo Espécimen Biología
Especie Homo sapiens, panthera leo Biología, Taxonomía
Población Parvada, Cardumen Ecología
Comunidad Flora y fauna
Ecosistema Biocenosis más biotopo: lago, bosque, sabana
Biosfera Sólo se conoce la de la Tierra Ecología, Astrobiología
Sistema planetario Sistema solar Astrobiología
(niveles hipotéticos de civilización)
Galaxia Vía Láctea
Cúmulo globular Grupo Local, Virgo, Pléyades
Universo Todo lo que existe.

A continuación se detallan los diferentes niveles de complejidad, del más simple al más complejo. Los dos primeros niveles pertenecen aún a lo inerte mientras que el resto se refieren a formas de vida completas. Existe una gran variedad de definiciones de vida. En este apartado, haciendo uso de la definición termodinámica de la vida (sistemas en los que se produce un continuo incremento del orden) consideraremos en términos generales a la entropía como medidor estándar de la complejidad de cada nivel. Así, cuanto más complejo sea un nivel, menos entropía poseerá.

Nivel molecular[editar]

Estructura general de un aminoácido. Grupo amino (NH2-) y grupo carboxilo (COOH) unido a un carbono terciario. El radical (R) es lo que las diferencia y le da identidad a cada aá, convirtiéndola en una de las 22 letras que forman el texto de las proteínas.

Éste es el nivel más simple. En él se encuentran las piezas e ingredientes fundamentales de la vida. Aminoácidos, Ácidos nucleicos, Ácidos grasos e Hidratos de carbono. La vida en la Tierra se basa en la química del carbono, por lo que a nivel molecular encontramos estructuras simples pertenecientes a la química orgánica. Se desconoce la posibilidad de que exista vida basada en otras químicas diferentes. Muchos biólogos creen que la vida implica a la química orgánica de una u otra forma, aunque no han faltado especulaciones en direcciones más radicales.

Por ejemplo, la de vida basada en el silicio. Este elemento químico puede formar cadenas largas al igual que el carbono, ya que pertenece a su mismo grupo. Esta propiedad es vital, ya que la variedad molecular es casi imprescindible para producir la diversidad biológica que llevará inevitablemente a la evolución biológica. Un problema de la química del silicio es que los óxidos de silicio no son gaseosos como los de carbono, sino sólidos en las condiciones ambientales de la Tierra. Esto dificultaría la absorción del SiO2 por parte de los organismos constructores de dicha química. Mientras que para los seres fotosintéticos en la Tierra las cosas son más sencillas al poder transportar el gas de CO2 fácilmente allí donde lo necesiten.

Otra posibilidad sobre la que se ha especulado sería la de una vida basada en la química inorgánica del silicio. Esto sería la vida cibernética. De la misma forma que ocurre con la vida y el carbono no se conoce otro componente mejor para formar dispositivos electrónicos que el silicio. Pero esto también pudiera cambiar en un futuro no muy lejano.

El nivel molecular es hasta ahora el único que se ha encontrado en el espacio, tanto en cometas como en nubes de gas molecular. Los descubrimientos más recientes han puesto de relieve que la formación espontánea de aminoácidos es un hecho más frecuente del que se creía.[1]

Nivel macromolecular[editar]

Proteína supresora de tumores p53 encajada a una secuencia de ADN.

Este nivel sigue considerándose inerte. A pesar de todo, en él ya es posible distinguir algunas estructuras más o menos pertenecientes a los seres vivos. Surge de la asociación de moléculas más simples que pasan a formar cadenas moleculares las cuales, a su vez, pueden asociarse entre sí para formar estructuras mayores.

Pertenecen a esta categoría las proteínas y las cadenas de ADN o ARN. Estas estructuras no sólo se caracterizan por la secuencia, sino también por la conformación de su estructura en el espacio. Esta forma es de especial importancia en las proteínas cuya funcionalidad puede depender de que encajen mejor o peor con un receptor complementario (otra proteína). Se pueden encontrar dentro o fuera de las células.

Subiendo un poco en complejidad también son estructuras macromoleculares las membranas, así como los orgánulos más pequeños como ribosomas o centrómeros. Los cromosomas y los cilios o flagelos también lo son. Estas estructuras mayores se caracterizan por tener una funcionalidad propia para las células siendo así objetos endocelulares. De todos ellos sólo aquellos que están implicados en la reproducción celular (centrómeros y cromosomas) poseen la capacidad de replicarse a sí mismos.

Es así como se cree que la vida debió empezar a partir de un sistema macromolecular autoreplicante. Posiblemente hebras de algún tipo de ácido ribonucleico o similar. Más tarde, ese material, de alguna forma se fabricaría una cobertura membranosa constituyéndose así estructuras acelulares denominadas protobiontes; para dar paso posteriormente al primer ser vivo.

Igualmente cabe mencionar que existen también estructuras macromoleculares exocelulares capaces de reproducirse. Esta capacidad de replicación les confiere una naturaleza patógena, ya que pueden desbordar al organismo vivo en el que se asienten. Pertenecen a este grupo los priones y los virus, aunque a nivel de complejidad biológica hay excepciones entre los virus, llamados Virus nucleocitoplasmáticos de ADN de gran tamaño; de los cuales se ha postulado que podrían proceder de un nivel de complejidad biológica más alto, al tener posiblemente como ancestros a organismos unicelulares ancestrales.

Nivel celular[editar]

Bacteria Escherichia coli. Pertenecen al primer nivel de complejidad unicelular, el de los organismos procariotas.

En la historia de la vida, este es el nivel más elemental para una forma de vida. Entre los organismos unicelulares, los cuales se postula provendrían todos de un último antepasado común universal de todos los seres vivos, se distinguen tres grandes grupos: Eubacteria, Archaea y Eukarya. Los dos primeros son organismos procariotas, carentes de núcleo, mientras que en el tercero se encuadran los organismos eucariotas. A este nivel pertenecen los extremófilos, organismos capaces de sobrevivir en condiciones extremas. La definición de extremófilo es relativa, ya que a nivel unicelular encontramos una amplia gama de organismos adaptados a todo tipo de entornos. Pero es el medio más abundante el que dicta qué organismos prevalecerán y cuáles quedarán marginados en reductos donde se den las particulares condiciones que requieren. Se puede decir que a nivel celular existe una amplia variedad metabólica, pero no morfológica, ya que todas las células tienen formas y estructuras semejantes. Aun así, se pueden considerar "unidades de la vida" asimismo a los genes (consultar la "teoría del gen egoísta", p.ej.)

En el nivel unicelular hay, pues, dos niveles de complejidad claramente diferenciados: el de los procariotas y el de los eucariotas, el primero más simple que el segundo. Si de la asociación de estructuras macromoleculares surge la célula mediante un proceso desconocido al que llamamos abiogénesis, de la asociación de varias de estas células simples surge la célula eucariota en un proceso llamado endosimbiosis o simbiogénesis.

El surgimiento de las células eucariotas daría paso a la evolución de la reproducción sexual, y posteriormente a la multicelularidad.

Los primeros registros de presencia de vida unicelular en la Tierra datan de hace 3,96·109 años (4.000 m.a.) y se basan en datos indirectos que sugieren la fijación del carbono procedente de organismos fotosintéticos. De hace 3.500 m.a. son los fósiles más antiguos y entre dichos registros se encuentran ya cianobacterias, un tipo de organismo procariota muy evolucionado, por lo que todo hace pensar que, efectivamente, la vida se remonta a hace casi 4.000 m.a. Dado que la Tierra se formó hace, aproximadamente, 4.600 m.a. y que desde hace 4.400 m.a. existe una corteza sólida y agua es evidente que el surgimiento de la vida se da casi inmediatamente después de que se den las condiciones óptimas.

Teniendo en cuenta los largos periodos de tiempo que transcurren desde los seres unicelulares hasta los pluricelulares (ver gráfico de arriba), sorprende que en menos de 1000 millones de años se den todos los procesos para pasar de las moléculas más simples hasta las primeras formas de vida. En términos geológicos no es un tiempo demasiado largo y, en cambio, se conoce ya una gran diversidad de formas bacterianas poco tiempo después de los primeros rastros de vida en la Tierra. Existen dos teorías al respecto que no son excluyentes. La primera dice que la vida es un sistema emergente que surge en cuanto las condiciones son mínimamente buenas y la segunda que el universo no contiene los ingredientes fundamentales para la vida sino formas vivas completas en estado de latencia procedentes de otros mundos pretéritos. Llegarían a la tierra a través de cometas o polvo interestelar. A esta última teoría se la llama panspermia. Sea cual sea el motivo, lo cierto es que la vida arraigó en la Tierra en cuanto le fue posible.

El organismo más simple que se conoce es la bacteria pleuromona con unos 300 a 1.000 genes. En general las bacterias tienen del orden de unos pocos miles de genes mientras que los virus generalmente quedan más atrás con cantidades del orden de centenares de genes.

Nivel macrocelular[editar]

Los trilobites están entre los primeros animales surgidos tras la explosión cámbrica. Como casi todos los animales actuales, poseían simetría bilateral.

El siguiente gran estadio de complejidad es el que surge fruto de la asociación de las células entre sí. Se distinguen dos tipos de asociaciones multicelulares. En primer lugar, las colonias y posteriormente los seres pluricelulares. En el nivel colonial los seres son iguales entre sí, desempeñan las mismas tareas y pueden sobrevivir aislados del grupo. Se agrupan para incrementar sus posibilidades de supervivencia. También puede que la colonia sea resultado de encontrarse el alimento en un espacio reducido en torno al cual se apiñan los individuos. Tal es el caso de las fumarolas abisales. Existen colonias tanto de células procariotas como eucariotas. Igualmente destaca que los microorganismos unicelulares pueden formar otra asociación simple denominada biofilms, conformado por uno o varios microorganismos.

Para el caso de los seres multicelulares las interrelaciones han llegado a tal punto que las células que los componen no podrían vivir por sí solas mucho tiempo ya que se han vuelto dependientes del todo. Su asociación es tan fuerte que se especializan y adquieren características muy diferenciadas. Formando así tejidos, estructuras capilares, piel... Los nuevos seres surgidos de estas asociaciones celulares pueden considerarse organismos completos sujetos, a su vez, a la evolución biológica. Las cadenas de ADN de estos seres contienen decenas de miles de genes. Algo lógico si se tiene en cuenta que cada célula de un ser pluricelular contiene la información para formar cada una de las células del cuerpo así como el orden y estructura en la que serán dispuestas para que interactúen debidamente entre sí. Y esto es lo más revolucionario de este estadio de complejidad, ya que cada parte contiene la información del todo. Por eso, al partirse un embrión en dos el resultado son dos individuos independientes pero idénticos.

La explosión cámbrica desplazó a la biota del periodo Ediacárico y marcó el aumento repentino de diversidad pluricelular en el que se crean todos los phylum actuales. Antes de esto los pocos seres multicelulares que había presentaban una diversidad morfológica mucho mayor que la actual. Presentando formas y simetrías muy variadas. Eran la llamada fauna de Ediacara que desapareció a finales del Proterozoico con la llegada de los episodios de Tierra bola de nieve. Con el inicio del cámbrico las formas de vida supervivientes aprovechan su oportunidad y ocupan los nichos ecológicos libres tras las extinciones masivas. En ese brote evolutivo parece imponerse la simetría bilateral como norma en el reino animal, con algunas excepciones como algunos equinodermos que poseen simetría radial. Del mismo modo que la vida irrumpe de golpe en la Tierra, los seres pluricelulares irrumpen bruscamente en un panorama dominado por las formas de vida unicelulares. Así, dichas estructuras complejas emergen de la simplicidad como lo hizo la vida desde la materia inerte.

Nivel social[editar]

El siguiente paso tras las asociaciones de células son las asociaciones de individuos. También dentro de éstas hay distintos niveles de complejidad. En primer lugar están las comunidades o colonias de individuos de una misma especie. Se las puede denominar sociedades simples. Como en las colonias de células aquí los individuos pueden sobrevivir por sí solos pero se juntan para incrementar sus posibilidades de supervivencia. Éste es el caso de las colonias de aves y crustáceos, bancos de peces o gran parte de los mamíferos sociales como leones, elefantes, delfines, hienas o la mayoría de simios. En esta categoría apenas hay diferenciación entre individuos. Todos pueden hacerlo todo y la separación más importante reside, a lo sumo, entre las funciones de macho y hembra. De los ejemplos citados esto ocurre así en leones, elefantes y simios. De hecho, el homo sapiens inicialmente no era más que otro animal social hasta que la evolución cultural lo transformó en lo que es hoy día. También se pueden considerar niveles sociales en el reino de las plantas. Tal es el caso de bosques o prados en la que un grupo de arbustos hierbas o árboles se hace fuerte y desaloja a sus competidores en la lucha por el suelo y la luz.

Sociedades complejas por evolución biológica[editar]

Hormiguero en forma de túmulo de hojarasca y tierra en un bosque de Polonia.

Un nivel mayor de complejidad lo tienen las sociedades avanzadas con alto nivel de especialización de los individuos. La naturaleza ha accedido a este nivel desde dos vías completamente distintas. La primera a través de la evolución puramente biológica de los insectos sociales evolucionados. Estos han desarrollado esta complejidad de forma paralela dos veces. Las hormigas, abejas y avispas desde el orden Hymenoptera y las termitas desde el orden Isoptera. Este tipo de organizaciones se caracteriza por presentar una fuerte interdependencia entre individuos y una especialización en las tareas que cada uno realiza. Como ocurre con las células de los organismos pluricelulares ninguno de ellos puede sobrevivir fuera del colectivo. Sólo algunas especies prehistóricas de hormigas como las hormigas bulldog que viven en comunidades muy reducidas son bastante independientes unas de otras. Por este motivo a estas asociaciones "fuertes" de individuos se las llama superorganismos. Dentro de los insectos sociales también hay, como se ha dicho, diferentes grados de complejidad. Y de todos los grupos son las termitas y las hormigas los que alcanzan los mayores niveles de organización compleja.

Las termitas llegan a construir edificaciones más altas que un hombre con un intrincado sistema de ventilación para su colonia mientras otro grupo de obreras se dedica a atender a la nueva progenie y otras a defenderse de los intrusos. Algunas hormigas del género Formica llegan a entrelazar los hormigueros de varias reinas en una sociedad común tan grande que puede abarcar grandes extensiones de terreno, con lo que sus comunidades se convierten virtualmente en inmortales. En cierto sentido se asemejan a plantas que crecen a partir de una semilla, la reina de la colonia, se desarrollan y mueren con la reina no sin antes haber desperdigado sus semillas, otras reinas y zánganos, para crear nuevas colonias. Algunas secuestran larvas de otras especies para que trabajen como esclavas. El género Atta, como muchos otros, presenta una diferencia de tamaños entre sus obreras que van desde varios centímetros hasta menos de un milímetro según la tarea que tengan asignada en la cría del hongo del que se alimentan. Pero algunas colonias de hormigas llegan a un nivel de complejidad sorprendente. Se trata de las hormigas legionarias, vulgarmente conocidas como marabunta, las Eciton burcheli de Centroamérica. Son hormigas nómadas de incursión en enjambre. Este tipo de organización social es el más elaborado dentro del mundo de las hormigas. Aprovechan raíces o rocas para cobijarse mientras reposan y desde ese punto realizan barridos periódicos en busca de alimento hasta que agotan los recursos de la zona. Entonces se mudan de casa. La noción de superorganismo en ellas está más presente que en ninguna otra especie. Para vadear pequeños riachuelos harán uso de hojas, troncos e incluso de su propio cuerpo extendiéndose unas con otras. Para facilitar el acceso de las soldados a la batalla las hormigas constructoras abrirán puentes con sus cuerpos asidas unas a otras. La reina jamás se moverá sola, siempre escoltada por una bola permanente de hormigas a su alrededor sin dejar resquicio alguno.

Las características de dicha organización social van más allá que las de un simple hormiguero convencional ya que las comunidades eciton se desplazan. Mientras que los hormigueros convencionales los podemos comparar a vegetales con sus raíces (senderos de hormigas), su tronco (hormiguero) y sus semillas (reinas y zánganos) a las eciton se las puede comparar con animales. Y para ser animal hace falta una inteligencia que en los vegetales es innecesaria ya que funcionan por automatismos. Los animales al moverse han de tomar decisiones sobre si ir a tal o cual lugar. Se desconoce la manera en como las Eciton realizan la toma de decisiones conjunta pero puede que sea algo parecido a como el cerebro a partir de sus millones de neuronas entrelazadas toma las suyas. Sería algo así como una supermente o conciencia del superorganismo.

El sacrificio por el bien común es en estos seres una norma y ello se ve reflejado en el hecho de que sólo una hembra fértil, la reina, propaga sus genes a las siguientes generaciones. Pero este altruismo genético no es una generosidad total, ya que las obreras son hijas de la reina y hermanas entre sí. Si bien nunca extenderán sus genes ayudando a que la reina lo haga se aseguran la propagación de una parte de ellos.

Sociedades complejas por evolución cultural[editar]

Artículo principal: Complejidad social

El segundo camino que ha tomado la naturaleza para formar sociedades complejas es el de desarrollar una especie con suficiente inteligencia como para pasar sus conocimientos a las generaciones siguientes, con una capacidad que le permite abstraer a partir de ideas nuevos proyectos o posibles funciones de algo que solo está aún en su cabeza. Así surge una especie, el homo sapiens que no solo evoluciona genéticamente sino también culturalmente. Y esta evolución cultural es mucho más rápida y produce también sus propios saltos de complejidad social. Poco a poco el ser humano pasa de esconderse en cuevas, a construir poblados primero, ciudades después y estaciones orbitales finalmente. De la asociación de humanos en grupos nacen las tribus y clanes, de la unión de estas los reinos, imperios y naciones. Las sociedades humanas han sido siempre altamente especializadas. Y en los últimos siglos dicha especialización se ha acentuado aún más.

Saltos de complejidad[editar]

Cada cierto tiempo se produce un salto de complejidad. El tiempo necesario para que se produzca el siguiente salto se reduce a la mitad cada vez.

Los saltos de complejidad son los procesos mediante los cuales se pasa de un nivel inferior a uno superior.

La evolución se basa en la competencia entre las especies por la consecución de los recursos. Dentro de una misma especie sabemos que se da también una lucha por la propagación de unos genes y no otros, una pugna entre machos y hembras por dar descendencia a sus genes y no los del rival. Así pues, existe rivalidad entre especies y entre los miembros de la misma especie. Esta lucha por la supervivencia, esta competencia, da como resultado un proceso evolutivo indesligable del entorno. Este entorno es, en última instancia, el que moldea la evolución de las especies delimitando la diversidad de formas de vida. En un lugar sin luz no podrá haber seres fotosintéticos, en un lugar sin agua los seres deberán ser capaces de acumular hasta la última gota, etc. Es sabido, pues, que los cambios graduales o bruscos en el entorno pueden hacer variar el predominio de una u otra especie de formas muy variadas. La evolución es fruto de esta lucha y da como resultado una variedad de formas y soluciones cambiante pero adaptada siempre al exigente entorno. Estos cambios fruto de la competencia y la lucha dan origen a lo que se podría llamar fluctuación evolutiva. Son cambios sin demasiada relevancia que dan origen a especies aproximadamente igual de complejas que su predecesora. En estos cambios se enmarcan las carreras armamentísticas entre depredadores y presas, las especializaciones a entornos muy específicos. Suelen ser siempre mejoras estériles sin un aumento real de las posibilidades de esa especie por encima de las demás.

Resumiendo, existe una competencia de individuos interespecífica (entre especies) e intraespecífica (dentro de la misma especie) por la propagación de sus genes. Esta competencia da lugar a la microevolución o evolución a pequeña escala, gradual. La cooperación y el reparto de los recursos entre varios individuos de una especie o incluso entre especies distintas en estrecha simbiosis dan lugar a más complejidad pues crea interrelaciones que son el motor de la macroevolución. Estas interrelaciones son información y una vez establecidos y reforzados esos lazos el nuevo organismo compuesto lucha por sobrevivir como un todo. Cada avance en la complejidad tiende a mantenerse; sin esa máxima, hoy día el mundo seguiría lleno tan sólo de bacterias. Sin embargo, una vez alcanzado un nivel de orden superior la vida luchará por mantenerlo. Según la definición termodinámica de vida ésta es una región localizada donde se incrementa el orden. Bien, pues eso es, por regla general, lo que pasa en los saltos de complejidad: ocurren y perduran, nunca hay retrocesos evolutivos ni con los mayores cataclismos. Tales accidentes sólo frenan el proceso pero no lo hacen retroceder.

Los saltos pueden tener mayor o menor importancia evolutiva. Los hay que no tienen tanta relevancia y serían saltos secundarios y otros que son vitales e imprescindibles para la evolución de la vida compleja en la Tierra que se llamarían saltos primarios.

Saltos primarios[editar]

  1. Abiogénesis: Se crea la vida a partir de macromoléculas biológicas. No se sabe si este paso se dio en la Tierra o en otros mundos. En cualquier caso, debería ser considerado como primario ya que sin él no hay vida.
  2. Simbiogénesis/Endosimbiosis: Surgen las células eucariotas a partir de la cooperación entre células más simples. Este paso parece ser imprescindible ya que las células procariotas no han demostrado tener capacidad de formar seres pluricelulares. Este salto debió empezar como una fagocitosis de células pequeñas por parte de otras mayores con el objetivo de protegerlas a cambio de que las pequeñas les proporcionasen energía extra.
  3. Explosión cámbrica: Este salto protagoniza el paso de la vida unicelular a la vida pluricelular. En un lapso relativamente corto de tiempo surgen todos los phylum actuales y algunos más que desaparecerán como experimentos fallidos de la evolución a causa de una competencia posterior muy dura. La evolución de los seres pluricelulares parece originarse a partir de colonias eucariotas de células idénticas más que por una simbiosis entre cuerpos distintos como es el caso de la simbiogénesis. Esta suposición parece estar avalada por el hecho de que en los estados iniciales de gestación de los embriones éstos no son más que agregados de células idénticas. Pero dichas células tienen una capacidad especial, la de transformarse en cualquier célula específica del nuevo organismo que se disponen a crear. Por ello se las llama comúnmente células madre. Este salto se habría dado de forma paralela unas tres veces a partir del reino protista generando tres reinos nuevos: plantae, fungi y animalia. Es primario en la medida en que es un salto imprescindible para los siguientes que se han de producir en las especies pluricelulares. Este momento en la historia de la Tierra de hecho no representa el momento del surgimiento de las especies pluricelulares sino que es el momento de su éxito y explosión evolutiva. Por ello, se considera siempre la explosión del cámbrico como el inicio de la dominación de la vida compleja en la Tierra.

Saltos secundarios[editar]

  1. Colonias: Siendo éste un salto básico para que se dé la vida pluricelular, debe considerarse como secundario ya que el aumento de complejidad es muy relativo y porque se da muy comúnmente en la naturaleza.
  2. Líquenes: Éste es un caso curioso de aumento de complejidad a través de la cooperación interespecífica. Lo que debió empezar como una simple simbiosis termina en una relación muy estrecha creando a partir de dos especies de reinos distintos, un hongo y una alga un nuevo organismo más complejo fruto de su interrelación, el liquen. Éste es un ejemplo de que también la cooperación entre especies puede dar a estructuras mayores y más complejas. De hecho, la endosimbiosis es un acto de cooperación entre seres unicelulares genéticamente distintos.
  3. Sociedades simples: Este salto al igual que el de las colonias se da comúnmente entre las especies pluricelulares. Es un paso muy obvio ante la escasez de recursos y la necesidad de cooperar par poder sobrevivir. No supone un gran avance en la complejidad biológica, si bien es necesario para que lleguen a formarse las sociedades complejas.

¿Cuándo y por qué se dan los saltos?[editar]

El motivo de porqué la vida decide optar en ocasiones por la cooperación en vez de la competencia no está del todo claro. Pero parece ser que todos los sucesos de aumento de complejidad están relacionados con crisis biológicas más o menos graves. Cuando la vida se ve contra las cuerdas reacciona protegiéndose y los actos altruistas se priman por encima de los actos egoístas. En condiciones de abundancia la vida tiende a competir entre sí. La cooperación entonces no es necesaria. Pero cuando sobreviene la crisis y el alimento escasea entonces los pocos supervivientes se ven obligados a ayudarse mutuamente para superar los tiempos duros. Es en esas ocasiones cuando se suelen dar saltos de complejidad. Pero curiosamente dichos saltos rara vez se invierten. Es decir, que una vez surgida una entidad más compleja esta tiende a resistir como un todo.

La explosión cámbrica parece ser que se produjo tras una gran presión selectiva acaecida durante los episodios de Tierra bola de nieve o Tierra blanca a finales del proterozoico. En dichos momentos en que la Tierra se congelaba por completo la vida quedó reducida a unos pocos reductos en el Ecuador donde aún quedarían algunas lagunas permanentes. La vida se debió hacinar en pequeños reductos y los pocos seres vivos que sobrevivieron debieron verse obligados a vivir en común o morir. Antes de tales crisis ya existían formas de vida pluricelulares. Eran la llamada fauna de Ediacara pero tales seres no habían logrado poblar y dominar la Tierra al completo convirtiéndose, casi todos, en experimentos frustrados al sobrevenir la primera de las grandes crisis biológicas. Tras los episodios de bola de nieve muchos nichos ecológicos quedaron libres y una nueva generación de seres pluricelulares más robustos y resistentes nacida en esas duras condiciones se extendió por todo el globo. Actualmente muchos biólogos piensan que un fuerte incremento de la concentración de oxígeno en el aire propició el surgimiento y la expansión de los seres complejos multicelulares que acabarían con el predominio de los tapices bacterianos. [2] Las causas de dicho aumento distan de ser claras pero parece ser que los fenómenos de glaciaciones globales sucesivas pudieron tener algo que ver. Cuando las condiciones ambientales fueron más favorables se produjo entonces una radiación evolutiva de una magnitud sin precedentes inexplicable por las teorías convencionales de la lenta evolución biológica de Darwin. En solo 5 millones de años todos los phylum actuales poblaron el globo y asumieron el puesto más alto en la cadena trófica relegando a la vida unicelular a un segundo plano.

Los saltos de complejidad están pues marcados frecuentemente por procesos de extinción masiva y crisis biológicas que les preceden y/o suceden. Es necesaria pues una separación entre microevolución y macroevolución las cuales se rigen por un gradualismo en sus cambios en el primer caso y por el aún poco entendido saltacionismo en el caso de la macroevolución.

Conclusiones finales[editar]

Como se ha visto, la vida aumenta de complejidad a saltos sin obedecer al gradualismo, sino más bien a la saltación (ver Equilibrio puntuado). El gradualismo también se da pero no explica los saltos de complejidad citados. Y lo mismo que ocurre con las especies animales o vegetales ocurre con las sociedades, con las células o con las macromoléculas. El paralelismo es total y confiere al estudio de la complejidad biológica un carácter de interdisciplinariedad único ya que engloba biología, sociología, química e incluso a la astrofísica. Estudios interdisciplinarios como éste son hoy una de las fronteras más importantes de la ciencia. El estudio de la complejidad requiere de gran cantidad de información y en él los últimos avances de la informática desempeñarán un papel fundamental. Pero si alzamos un poco más la mirada veremos que el sistema vida está englobado en un sistema mayor llamado Tierra que engloba a la dinámica terrestre y a la dinámica atmosférica y, por supuesto, a la propia dinámica biosférica.


Referencias[editar]

  1. Hill HG, Nuth JA (2003). «The catalytic potential of cosmic dust: implications for prebiotic chemistry in the solar nebula and other protoplanetary systems». Astrobiology (2):  pp. 291–304
  2. Late-Neoproterozoic Deep-Ocean Oxygenation and the Rise of Animal Life http://www.sciencemag.org/content/315/5808/92

Bibliografía complementaria[editar]

  • Moya, Andrés: "La génesis de la complejidad biológica". En Molina, Eustoquio (ed. lit.): Evolución: Aspectos interdisciplinares. Zaragoza: Mira Editores, 1996. ISBN 84-88688-36-9

Véase también[editar]