Variabilidad génica 1

Esta entrada, con variantes, la publiqué en noviembre de 2015. La traigo de nuevo aquí, pues quiero recordar lo que dije entonces, y que mantengo hoy.

Cuando digo “génico”, me refiero a lo relativo a los genes, su función, su frecuencia, su actividad. “Genético” lo utilizo para referirme a estructuras biológicamente hereditarias. Su base material es el ADN, que constituye los genes, aunque también está presente en otras estructuras celulares, como mitocondrias o plastos.

Desde una consideración biológica, no es lo mismo una población de trescientos individuos que una de quince, por ejemplo. A veces, cuesta trabajo hacer comprender que el tamaño de población es importante en las poblaciones naturales, cuando sólo dependen de su propia vitalidad para mantenerse a lo largo de las generaciones, y teniendo que superar la adversidad que representa para ellas la selección natural, con todos sus componentes.

Efecto de variabilidad génica

Hay algo que los biólogos tenemos muy claro. Aunque la selección natural actúa sobre el individuo, quien manifiesta sus efectos es la población a la que pertenece. En biología, muchos procesos son de ese modo, siendo sobre la población donde inciden los resultados de muchos procesos vividos por sus componentes. Por ejemplo, los individuos no evolucionan, lo hacen las poblaciones a las que pertenecen.

Volviendo al inicio, podemos preguntarnos ¿por qué es importante el tamaño de la población? Sencillamente, por la posibilidad de poseer mayor cantidad de variabilidad génica, que viene a ser como un seguro de permanencia. Pero esa variabilidad que una población puede poseer, está en relación directa con el número de individuos que la componen.

Variabilidad génica en color de ojos
de la mosca de la fruta

¿Qué entendemos por variabilidad? Vamos a ver si soy capaz de explicarlo en pocas palabras. Todos sabemos que los genes determinan los caracteres hereditarios, que suelen ser morfológicos o funcionales. Por ejemplo, color de ojos o grupo sanguíneo. En general, cada uno de nosotros tenemos dos copias de cada gen, uno procedente de nuestro padre y el otro de nuestra madre.

Pero el hecho de que un gen concreto determine una función también concreta, no ha de tomarse en el sentido de que siempre se determina del mismo tipo. Conocemos la diversidad de coloración de ojos. El gen determina el color, pero existen diversas alternativas funcionales y hereditarias que determinan diferentes colores. A cada alternativa le llamamos alelo, (del griego, "otro"). En un principio se le llamó "alelomorfo", (también del griego, "otra forma"), pero hoy se le llama simplemente alelo. Del gen con varios alelos se dice que es polimórfico (del griego, "muchas formas"), y la situación poblacional se conoce como polimorfismo.

Más consecuencias de variabilidad génica

Si hablamos de nuestros grupos sanguíneos, sabemos que entre los humanos existen, entre otros, cuatro grupos sanguíneos: A, B, AB y 0. Están determinados por diferentes alelos de un mismo gen. En eso consiste la variabilidad génica, en que para cada carácter (grupo sanguíneo en este caso, o color de ojos), existan diferentes posibilidades de manifestarse, que corresponden a pequeñas diferencias funcionales. Aunque cada individuo tiene un solo grupo sanguíneo, o una tonalidad concreta de ojos, es la población la que posee varios alelos determinantes de esos tipos, que están presentes en diferentes individuos pertenecientes a ella.

A esta diversidad responsable de muchos caracteres, es a lo que se llama variabilidad génica, y es un carácter propio de la población, no del individuo. Representa una gran riqueza biológica, puesto que cada variable puede proporcionar a su poseedor diferente adecuación frente a ambientes ligeramente diversos. Es decir, las poblaciones con mucha variabilidad pueden estar como mejor preparadas para posibles, e inciertos, cambios ambientales, pues no sería raro que alguna combinación de sus caracteres resultase adecuada para vivir en nuevos ambientes generados por posibles cambios.

En la naturaleza hay mucha uniformidad morfológica.
La variabilidad génica está encubierta

Todo esto que comento no puede ocurrir en poblaciones con quince individuos. Ni con treinta. La primera desventaja que posee una población que ha reducido su tamaño, es haber perdido variabilidad génica. Por lo dicho antes, si hay menos variabilidad génica, las posibilidades de supervivencia ante posibles cambios ambientales adversos serán menores.

Como dije, la variabilidad génica es una riqueza grande para una población. Es consecuencia de años, y generaciones, produciendo individuos, algunos de los cuales salen airosos de los efectos de la selección natural. Durante todas esas generaciones se han producido mutaciones que están presentes en la población, escondidas bajo el estado de alelos recesivos, pero que en algún momento, y debido a múltiples causas, pueden manifestarse ante la selección natural.

Pero para que aparezcan nuevas formas, que es el paso previo a la subsistencia de la población, ha sido preciso que antes hubiese existido variabilidad génica repartida en un amplio número de individuos componentes de la población.

Sobre variabilidad génica.

Desde una consideración biológica, no es lo mismo una población de trescientos individuos que una de quince, por ejemplo. A veces, cuesta trabajo hacer comprender que el tamaño de población es importante en las poblaciones naturales, cuando sólo dependen de su propia vitalidad para mantenerse a lo largo de las generaciones, y teniendo que superar la adversidad que representa para ellas la selección natural, con todos sus componentes.

Reflexión sobre extinciones

El éxito de una población, lo he dicho muchas veces, consiste en crecer y reproducirse generando descendientes fértiles. De este modo, esa población permanece en su hábitat a lo largo de las generaciones. Podemos asegurar que ha superado todas las adversidades de la selección natural que se le han presentado, y sigue generando hijos fértiles. En este sentido, considero que esta población tiene éxito biológico.

Otra cosa, bien distinta, ocurre cuando una población es incapaz de generar hijos fértiles. Por múltiples motivos se ha visto llevada a esta situación en la que la reproducción no es factible y, por tanto, cuando muera el último componente vivo de la población actual, diremos que se ha extinguido. A esta falta de capacidad de responder con estrategias biológicas propias es a lo que considero un fracaso biológico.

¿Por qué hay extinciones? Son múltiples las causas que conducen a ellas, pero yo las reuniría en dos grandes grupos: Causas extrínsecas y causas intrínsecas. Es decir, causas propiciadas por la situación ambiental de la población que se extingue, y causas que tienen su origen dentro de la misma población, en su constitución genética.

Si pensamos en las causas extrínsecas, podemos imaginar todas las agresiones capaces de diezmar o aniquilar una población. Muchos de ellas son ecológicas, ambientales. Pero también, con un concepto más amplio de ambiente, es posible pensar que muchos ataques proceden de otros seres vivos. Predadores, desaparición de especies que sirven de alimentos y factores similares. En estos casos, los fenómenos más duros son los que aparecen de manera instantánea sin permitir que las especies se adecuen a ellos. No es lo mismo un incremento de temperatura ambiental de 3º en uno o en 10 años, debiendo tenerse en cuenta, también, la duración del ciclo biológico de la especie de la que hablamos.

Me apena decir que el hombre es un gran generador de extinciones en todos los aspectos, desde destructor de hábitats a cazador de especies por fines lucrativos o de diversión.

Las causas intrínsecas son más delicadas. Parece como si una población se viese abocada a la extinción en un momento concreto. En otras entradas he comentado que decimos de una población que está preadaptada cuando posee suficiente variabilidad génica como para originar genotipos que afronten cualquier posible cambio ambiental que se pueda presentar.

Esa variabilidad requiere poblaciones de amplios tamaños. No podemos esperar que poblaciones raquíticas en número estén preadaptadas ante cambios inciertos que puedan ocurrir. Uno de los principales factores intrínsecos que determinan extinciones son los tamaños exiguos de población, precisamente por la pérdida de variabilidad génica que acarrea. Por si fuera poco, con los pequeños tamaños de población, aumenta la consanguinidad entre sus miembros, pudiendo tener funestas consecuencias.

Una extinción se puede producir por la acumulación de muy diversas causas. Así, comenzar por una actuación de causas extrínsecas, que diezmen el tamaño de una población y, cuando éste ya sea exiguo, las causas decisivas serán intrínsecas.

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Temo que en España no somos ejemplo de país conservador de especies, y no precisamente por la declaración reciente de la Diputación de Salamanca, que ha determinado que su provincia sea Provincia libre de lobos. Aquí matamos cuando queremos, de modo legal o furtivo, como le ocurrió al macho protegido que se encontró herido, se curó, se soltó con alegría y a los pocos días, un cazador le pegó dos tiros tan contento de su hazaña.

No tenemos cultura de convivencia con fauna salvaje. En Polonia han repoblado sus paisajes con cientos de miles de bisontes, comprados, que ya están aclimatados, ya se reproducen y ya constituyen una fuente mas de ingreso por turismo ecológico. Todo esto me produce un profundo dolor, pues no veo el modo de que en nuestro país se arreglen esos desbarajustes. Diferentes ministros de Medio Ambiente se han mostrado partidarios de limitar las poblaciones de lobos, no de buscar soluciones adecuadas. Para muchos, la única solución es matar. Luego, saltan las alarmas por exceso de hervíboros, como ocurre ahora con poblaciones de jabalíes. 
Y siempre vienen lamentos posteriores por desastres medio ambientales de todo tipo.  

SOBRE SERES VIVOS: CARACTERES DE POBLACIONES

DIVERSIDAD A SIMPLE VISTA

Biológicamente, no es lo mismo una población de trescientos individuos que una de quince, por ejemplo. A veces, cuesta trabajo hacer comprender que el tamaño es importante en las poblaciones naturales, cuando sólo dependen de su propia vitalidad y contando con la adversidad que supone resistir a la selección natural, con todos sus componentes.

Para muchos, la selección natural viene a ser algo así como “la supervivencia del más fuerte” y no tienen en cuenta el montón de variables que coinciden en ella. Componentes que conocemos y, también, que desconocemos, que tal vez son los más.

MAS DIVERSIDAD

Pero hay algo que tenemos muy claro. Aunque el blanco de la selección natural es el individuo, quien sufre sus efectos biológicos es la población a la que pertenece. En biología, muchos procesos son de ese modo, que es sobre la población donde inciden los resultados de muchos procesos vividos por sus miembros. Por citar un solo ejemplo, los individuos no evolucionan, lo hacen las poblaciones a las que pertenecen.

Volviendo al inicio, podemos preguntarnos ¿por qué es importante el tamaño de la población? Por la posibilidad de poseer mayor cantidad de variabilidad genética, lo cual viene a ser un cierto seguro de permanencia.

¿Qué entendemos por variabilidad? Vamos a ver si soy capaz de explicarlo en pocas palabras. Todos sabemos que, entre los humanos existen, entre otros, cuatro grupos sanguíneos: A, B, AB y 0. Están determinados por diferentes alelos de un mismo gen. En eso consiste la variabilidad, en que para cada carácter (grupo sanguíneo en este caso), existan diferentes posibilidades de manifestarse, debido a que en las poblaciones hay diversos alelos determinantes de alternativas biológicamente válidas para ese carácter. Puesto que el gen determinante de los grupos sanguíneos presenta diferentes formas alternativas, decimos de él que es “polimórfico”.

Aunque cada individuo tiene un solo grupo sanguíneo, es la población la que posee varios, presentes en diferentes individuos pertenecientes a ella. A esta diversidad genética presente en muchos caracteres, es a lo que se llama variabilidad genética. Representa una gran riqueza biológica para la población, puesto que cada variable puede proporcionar a su poseedor

POBLACIÓN NATURAL

diferente adecuación en ambientes ligeramente diversos. Es decir, las poblaciones con mucha variabilidad pueden estar como mejor preparadas para posibles, e inciertos, cambios ambientales, pues no sería raro que alguna combinación de sus caracteres resultase adecuada para vivir en los nuevos ambientes generados por esos cambios.

A eso llamamos preadaptación, en el sentido de que es posible que, en cada generación, existan algunos individuos ya estén adaptados para algún tipo de cambio ambiental que se pueda producir.

Pero eso no puede ocurrir en poblaciones con quince individuos. Ni con treinta. La primera desventaja que posee una población que ha reducido su tamaño, es haber perdido variabilidad genética. Por lo dicho antes, si hay menos variabilidad genética, habrá menor preadaptación y las posibilidades de supervivencia serán menores.

POBLACION NATURAL

La variabilidad genética es una riqueza grande para una población. Es consecuencia de años, y generaciones, produciendo individuos, algunos de los cuales salen airosos de los efectos de la selección natural. Durante todas esas generaciones se han producido mutaciones que están presentes en la población, escondidas bajo el estado de alelos recesivos, pero que en algún momento, y debido a múltiples causas, pueden manifestarse ante la selección natural.

Si los componentes ambientales no han cambiado, con mucha probabilidad ese nuevo aspecto puede ser eliminado pronto. Si acaso esas condiciones se han modificado, puede ser que esa nueva forma sea favorecida. O no.

Pero para que aparezcan nuevas formas, que es el paso previo a la subsistencia de la población, ha sido preciso que antes hubiese existido variabilidad genética sustentada en un amplio número de indivíduos.

Variabilidad y selección

En un artículo anterior, comentaba el número posible de gametos diferentes que puede formar un individuo, siempre que sea heterocigoto para varios genes. 

Como base, es preciso que exista variabilidad en los genes, que conocemos como variabilidad génica. Gracias a los diversos alelos y a sus posibles combinaciones, aparecen diferentes gametos y a esto le llamamos variabilidad gamética. Nos indica que los gametos producidos por un individuo heterocigoto no son iguales en cuanto a los alelos de los que son portadores. Como consecuencia de esta variabilidad gamética surge la variabilidad genotípica, cuando estos gametos fecundan o son fecundados para originar un nuevo ser. Al hablar de variabilidad genotípica, nos referimos a los diferentes genotipos que es posible encontrar en una población. 

Espermatozoides. Cada uno con un genoma diferente.
Variabilidad gamética

Todo esto está muy bien. Pero ¿realmente es así? Decididamente, no, y voy a explicarme o intentar hacerlo. En estas consideraciones anteriores me olvido de la selección natural y sus efectos. Además, estoy suponiendo que todos los genotipos se van a manifestar porque tienen las mismas posibilidades de hacerlo. Pero una cosa es que se formen esos genotipos (combinación de alelos coadaptados que posee cada individuo) y otra, muy diferente, que sus individuos portadores alcancen la madurez reproductora. Desde su nacimiento hasta alcanzar ese estado, está actuando la selección natural, favoreciendo a algunos individuos para ser los reproductores que formen la generación siguiente. Ese favorecer se realiza en detrimento de otros individuos portadores de otros genotipos, de otras combinaciones de alelos, que resultan menos favorecedoras a sus portadores.

Cada vegetal con su genotipo.
Variabilidad genotípica

Las poblaciones tienen tamaños variables, pero cada una en concreto suele tener uno casi fijo a lo largo de las generaciones. Ese tamaño viene determinado por los recursos, incluso territoriales, de que disponen sus miembros. Si pensamos en recursos, conviene tener en cuenta que muchas especies poseen profundos instintos explicables por la territorialidad. Entre nosotros, los humanos, también hay sutiles costumbres explicables por una territorialidad encubierta. Incluso en vegetales hay casos explicables por lo que podríamos llamar territorialidad vegetal. En estos niveles básicos se instala una competición entre individuos de una misma generación por seguir viviendo. (Lucha entre hermanos diría alguien con deseos de hacer de la biología una historia lacrimosa). 

Gran tamaño de población.
Es posible gran variabilidad

En el mundo natural, vemos la competencia entre individuos con dos modalidades, definida por la naturaleza de los contrincantes: o bien entre individuos de diferentes especies (competencia interespecífica), o entre individuos de la misma especie (c. intraespecífica), siendo ésta última la más feroz de las dos. Cuando son individuos de diferentes especies los que compiten, siempre existirá alguna característica propia de una de las especies donde no competirá con la otra, por ejemplo algún alimento que no es compartido. Pero en la competencia intraespecífica, ambos competidores comparten características biológicas de todo tipo. 

Es a este nivel donde, creo yo, se instala la competición entre genotipos, pues cada individuo tiene el suyo que le aporta sus propias potencialidades. Es posible que, gracias a los alelos que posee, un individuo esté mas adaptado que otro en un ambiente concreto, alcanzando, por tanto, el estado reproductor. Pero ese camino, más o menos largo, que va desde el huevo al estado reproductor, está jalonado por una gran mortandad. Fue precisamente esta gran mortalidad de las formas juveniles lo que hizo que Darwin comenzase a buscar una respuesta a la pregunta que planteaba un por qué. La respuesta fue la capacidad de adaptación de cada individuo, porque para Darwin, en contra del pensamiento del momento, cada individuo era diferente, singular. Creo que ésta ha sido una de las grandes aportaciones de Darwin a la biología y a la ciencia en general, la individualidad de cada ser vivo, salvo los casos de reproducción asexual. 

Supongamos que un individuo es heterocigoto en diez genes, y que en cada uno de ellos hay solo dos alelos. El número de gametos diferentes que podrá formar en relación a esos diez genes sobrepasa ligeramente el millar. Podemos preguntarnos si se manifestarán todos ellos. Lo primero que hay que suponer es que un gameto no se manifiesta, lo hace un individuo formado a partir de dos gametos, pero pensemos que cada uno de esos gametos lleva una combinación concreta de alelos. Los gametos se diferencian en sus combinaciones de alelos, pero cada una de ellas puede conferir a su portador una capacidad biológica diferente. Por otra parte, combinaciones de determinados alelos pueden generar la emergencia de características propias de esas combinaciones, que desaparecen al desaparecer tales combinaciones. Este conjunto de situaciones genera una gran variabilidad entre los individuos de cada generación, todos ellos sometidos a una gran competencia intraespecífica y extraespecífica. 

Tampoco está mal recordar ahora que es muy poco lo que sabemos en relación a lo desconocido, y nuestra arrogancia nos lleva a querer interpretar todo a la luz de nuestros escasos conocimientos. Así surgen tantas situaciones inexplicables. La lucha por el territorio, la posibilidad de escapar de predadores, la consecución de recursos, muchos otros factores que conocemos y los muchos más que desconocemos, provocan una gran competencia entre los individuos. Sus genotipos les llevarán al éxito o al fracaso, entendiendo como éxito la capacidad de reproducirse, es decir, poder participar en formar la generación siguiente y, de este modo, contribuir al mantenimiento de la especie. 

Todas estas consideraciones son aplicables a cualquier población natural. En todas ellas juega un papel fundamental la variabilidad que ellas mismas encierran, pues en tal variabilidad reside la potencialidad de generar diferentes individuos capaces de enfrentarse con éxito ante desconocidos efectos adversos. La variabilidad está encerrada en forma de dos genomas en cada individuo, cada gen con dos alelos. Si la población posee 15 individuos, se habrán formado a partir de 30 gametos y en esa pequeña cantidad es posible que no haya muchas posibilidades de generar individuos adaptados para inciertos cambios ambientales. Si la población es mayor, por ejemplo, 4.000, ya es otra cosa en cuanto a la posible variabilidad que encierran. 

Por eso es tan importante el tamaño de una población.

Más sobre variabilidad

En un artículo anterior comenté la necesidad de variabilidad en las poblaciones como un requisito para alejar el peligro de su extinción. Decimos que un gen es polimórfico cuando posee varias formas de expresión, eso es, presenta variabilidad.  En general, en todas las poblaciones existe polimorfismo en mayor o menor grado.

Variabilidad génica 2

En un artículo anterior comenté la necesidad de variabilidad en las poblaciones como un requisito para alejar el peligro de su extinción. En general, en todas las poblaciones existe polimorfismo en mayor o menor grado. No obstante, podemos definir las especies naturales, animales o vegetales, por características morfológicas muy concretas, que inducen a pensar que en ellas no hay polimorfismo. Sabemos que las amapolas son rojas, las violetas dan nombre a un color, los jilgueros tienen forma y color concretos, como los mirlos o los arrendajos. ¿Qué ocurre en estos casos? ¿Cuál es la explicación a esta aparente contradicción? 

Darwin, en su obra El origen de las especies, nos comenta que la domesticación crea variabilidad. Hoy lo diríamos de otro modo, pero en la época en la que el libro fue escrito, aún debían descubrirse muchos hechos biológicos para comentar esa realidad con mayor rigor. Hoy sabemos que nuestra información genética está contenida en los cromosomas, y que heredamos dos juegos de ellos, procedentes de cada uno de nuestros progenitores. Tenemos como dos juegos repetidos de cromosomas. De cromosomas y de su contenido, de sus genes. De cada gen tenemos dos copias, uno de procedencia materna y el otro, paterna. Entre estos alelos se establecen las consiguientes relaciones de dominancia, recesividad o de heterosis.

Oculta en esa uniformidad hay gran variabilidad

En la naturaleza, los seres vivos manifiestan el aspecto, el fenotipo, adaptado al ambiente en que viven. La coloración, la morfología, la estacionalidad y muchas otras variables, están tremendamente fijadas por la selección natural. Por ejemplo, los insectos polinizadores se orientan por la morfología y el color de sus flores, de modo que cualquier modificación, por pequeña que sea, queda sin polinizar ni, por tanto, producir semillas. Otro tanto ocurre con animales y sus posibles modificaciones de morfología o color. Para los animales, la coloración es básica para poderse esconder de sus predadores. Los aspectos, que llamamos “fenotipos” (del griego, aspecto mostrado) presentes en la naturaleza, reciben el calificativo de salvaje, cuando se refieren a animales, y silvestre, en el caso de vegetales.

Estas morfologías son altamente fijas, no existe posibilidad adaptativa de variación en las condiciones ambientales del momento, pero eso no quiere decir que tales condiciones puedan cambiar y, por tanto, esos fenotipos dejen de ser adaptativos. Pienso, por ejemplo, en mamíferos de ciclo biológico corto, presentes en montañas con climas fríos. Si en invierno hay nieve, la coloración más adaptativa será la albina, mientras que en verano será otra, de color castaño En ambos casos se favorece el camuflaje de los animales frente a predadores. Aunque también puede ocurrir que el pequeño mamífero tenga letargo invernal, supliéndose esa necesidad de coloración invernal.

Hay variabilidad oculta

De todos modos, no he contestado nada acerca del lugar en que se guarda la variabilidad necesaria para afrontar los posibles cambios ambientales. Esa variabilidad está presente en la población en forma de alelos recesivos y, por tanto, ocultas por los correspondientes alelos dominantes que determinan los fenotipos salvaje o silvestre, según los casos. En cada generación nacen individuos, pocos, con esos fenotipos, pero la selección natural los elimina, por no estar adaptados a las condiciones del momento. En la naturaleza hay alelos que causan la muerte de sus portadores cuando están en homocigosis, y son componentes de lo conocido como lastre genético.

Pero si cambian las condiciones ambientales, aunque sea ligeramente, los fenotipos que antes estuvieron rechazados por la selección natural, ahora pueden resultar beneficiados. Este cambio puede comportar una cierta mortandad en la población, pero se mantiene y sobrevive. A esta variabilidad, y por lo explicado, se le conoce también como “preadaptación” en el sentido de que, debido a ella, las poblaciones están preadaptadas a cambios que puedan ocurrir. Me refiero a cambios normales en las condiciones ambientales. Fotoperíodo, humedad, temperatura, disponibilidad de recursos y así. Un cambio drástico puede generar un desastre ecológico. En este sentido, no son pocos quienes piensan que el llamado “cambio climático” en la actualidad, tiene en las poblaciones una incidencia negativa mayor por la velocidad con la que ocurre que por su misma magnitud. Esa velicidad puede incidir de modo negativo en la capacidad de adaptación por parte de las poblaciones.

Por cuanto llevo dicho, está claro que el tamaño de población es un factor importante. No es lo mismo una con 20 individuos que otra con 200. La cantidad de variabilidad encubierta que puede soportar cada una es muy diferente. Y conviene no olvidar que esa variabilidad es un componente de su adaptación a posibles y futuros cambios ambientales. Realmente no es “un componente”, es “el componente”, el único.

Diversidad de colores.
Cultivo artificial.

No obstante, he escrito de modo intencionado la palabra “soportar” en el párrafo anterior. Mucha de esta deseable variabilidad presente en una población, mientras no ocurran cambios puede ser componente de su lastre genético. La población, no lo olvidemos, precisa vivir y reproducirse para mantenerse. Un cierto nivel de mortalidad (debido al lastre), es asumible para ella, pero mucha mortalidad también es perjudicial. Por esta nueva razón, un tamaño grande de población es mejor que un tamaño reducido.

Todo esto es válido para las poblaciones naturales, cuando los individuos están sometidos a la acción de la selección natural. En cautividad, bajo los afanes de los cuidadores, la selección natural desaparece y en es ese momento cuando se descubre toda la variabilidad encubierta que poseen las poblaciones, de la que nos habla Darwin en el primer capítulo de su obra El origen de las especies.

Consanguinidad e inmigración

A partir de lo que escribo, se puede pensar que, desde un punto de vista biológico, no me gustan las poblaciones pequeñas. Eso es cierto por motivos que voy explicando, pero no quiero generalizar, pues salvo unas cuantas cosas concernientes a biología molecular, en biología no existen reglas generales que reciban el reconocimiento de leyes. Lo que es bueno para un grupo de individuos, puede ser pernicioso para otros y siempre depende de la estrategia biológica de la especie en cuestión.

Estos cambios que observamos

Cuando al final del verano vemos el campo como en reposo, o en invierno se nos presenta frío y aparentemente dormido, se nos puede hacer difícil imaginar la cantidad de vida que allí se esconde. Hay vida latente y, cómo no, vida manifiesta. Semillas dormidas, como esperando turno y huevos aguardando las condiciones apropiadas para eclosionar.

Pero en el monte todo llega siempre. Llegará esa conjunción de luz, humedad y temperatura que será una señal con la que muchos seres comenzarán su andadura por este mundo. Cada uno, sin más armas que su genotipo, a enfrentarse a la selección natural. ¿El premio?, dejar descendencia, es decir contribuir a que se forme la generación siguiente contribuyendo, de modo individual, al mantenimiento de la población de la que forma parte y, por tanto, de la especie.

La selección natural espera

Esos componentes, los biológicos, forman la materia prima del posible cambio que puede ocurrir y ante el que todas las poblaciones deben estar preparadas, son los componente intrínsecos de los cambios biológicos. También es lícito preguntarnos quiénes regulan esos cambios: son agentes externos a cada ser vivo, de los que podemos decir que forman las causas extrínsecas de los cambios. Aunque varíen de unos lugares a otros, esos factores exteriores son los componentes ambientales, precisamente aquellos en los que se desarrolla la vida de las poblaciones. Por lo general, suelen presentar ciclos bastante regulares de frío-calor y sequedad-humedad, de modo que los seres vivos se acomodan con normalidad a los pequeños cambios que puedan ocurrir de un año para otro. Porque, normalmente, los grandes cambios ambientales suelen ser muy lentos.

Este tiempo que estamos viviendo en la actualidad aparece como anormalmente alejado de las fluctuaciones que se podrían esperar. Nunca hemos visto modificaciones de la magnitud que encontramos y que se producen con una velocidad inusitada. Cada año se rebasan las temperaturas medias del año anterior y de este modo tenemos que cada vez los veranos son más y más cálidos y duraderos. Con la sequía llevamos años, de modo que cuanto pueda llover en invierno, siempre poco, es incapaz de ponernos en los niveles hídricos de antaño.

La selección natural permitirá o no
que alcance el estado adulto

Creo que, de modo inexorable, estos cambios inciden de manera negativa en las poblaciones de seres vivos, que se ven fuertemente presionadas para resistir a ellos. Pero no olvidemos que la resistencia solo se produce si ya hay individuos preadaptados a estos cambios. Vamos a comentarlo.

Dentro de la variabilidad de las poblaciones, han de existir alelos que permitan vivir en situaciones diferentes, ligeramente diferentes, a aquellas en las que vive la población en momentos determinados. Normalmente, las mutaciones son así, que permiten a los genes realizar las mismas funciones pero con pequeños cambios ambientales: de temperatura, de humedad, de recursos. En una población dada, con tamaño suficiente, ha de haber la suficiente variabilidad que asegure hacer frente a los cambios que se puedan ir produciendo. A eso le llamamos preadaptación. Deben existir en la población individuos adaptados a posibles cambios en las condiciones ambientales, más o menos temperatura, mayor o menos humedar, presencia o ausencia de determinados recursos. Puesto que los cambios se producen poco a poco y las poblaciones van siendo seleccionadas también poco a poco a lo largo de las generaciones, con el tiempo, pasadas muchas generaciones, se verán los cambios producidos por las variaciones ambientales.

La preadaptación requiere tamaños de población grandes, no unos números exiguos de individuos, que difícilmente pueden tener variabilidad suficiente. Por ejemplo, si disponemos de una población natural de 20 mamíferos, puesto que cada uno de ellos tiene dos copias de cada gen, uno heredado de su madre y el otro de su padre, habrá 40 copias de cada gen en la población (quito los situados en los cromosomas sexuales para hacer más sencillo el cálculo). En 40 copias de un gen, poca variabilidad cabe esperar si las tasas de mutación son del orden de uno por millón. Ahí tenemos uno de los puntos vulnerables de las poblaciones pequeñas, su poca variabilidad.

A veces, paseando por el monte en estos días, con los tonos verdes recuperados de nuevo por estas lluvias  venidas después del verano tan seco como hemos padecido, me pregunto que qué habrá ocurrido en las poblaciones naturales. De qué modo las altas temperaturas o la prolongada sequía ha afectado a su estructura natural. Porque no es lo mismo la acción de estos cambios en individuos de vida larga, por ejemplo un bosque de pinos, que sobre seres que viven un solo año, plantas o animales. En éstos, en los anuales, la intensidad de la selección ha debido de ser mayor.

Pienso, por ejemplo, en las plantas herbáceas que debieron germinar en septiembre y no pudieron generar un nuevo ser, pues el campo seco y caliente no presentaba las condiciones apropiadas para que una planta incipiente, débil y vulnerable, creciera y estuviera preparada para afrontar las condiciones del otoño y del invierno. Lo mismo lo aplico a los animales de ciclo anual. Porque no hay duda de que nacieron, pero me temo que las condiciones ambientales fueron adversas y la selección natural les impidió seguir adelante en su andadura vital.

¿Se habrán extinguido? No lo creo. Las poblaciones naturales son muy numerosas y suelen tener suficiente preadaptación como para hacer frente a estos cambios. Sí es posible que haya ocurrido una intensa acción de la selección natural. Pero todo eso entra en el “juego” evolutivo de las poblaciones preadaptadas: sus grandes tamaños de población, su variabilidad encubierta.

Variabilidad ocurrida a ciegas, sin prever ante qué cambios deberían resistir, pero así es la evolución. Desconoce el futuro y sus condiciones ambientales. Por eso, a v eces, ante condiciones extremas, las poblaciones son incapaces de adaptarse, carecen de recursos genéticos para hacerlo, y se extinguen.

Renovación genética

Cuando hablo de poblaciones con pequeño tamaño, siempre aviso del riesgo de consanguinidad en ellas. No es lo mismo cuando una población de 20 individuos (es un decir) está formada por 10 machos y 10 hembras, o bien por 1 macho y 19 hembras. En este segundo caso, los primeros descendientes serían todos medio hermanos, lo cual podría llevar a un desastre en pocas generaciones debido a su consanguinidad. 

Consanguinidad

En situaciones de reproducción sexual, consideramos que existe consanguinidad cuando los individuos que se cruzan son parientes por poseer un antepasado común. Un caso frecuente de consanguinidad es el cruzamiento entre primos hermanos, pero el cruzamiento más consanguíneo es el representado por la autofecundación. En la naturaleza la consanguinidad está muy presente en abundantes especies.

Consanguinidad

En situaciones de reproducción sexual, consideramos que existe consanguinidad cuando los individuos que se cruzan son parientes por poseer un antepasado común. Un caso frecuente de consanguinidad es el cruzamiento entre primos hermanos, pero la consanguinidad más intensa se da en los casos de autofecundación. En la naturaleza hay muchas especies con esta estrategia reproductiva.

Primavera en puertas

En estos días pasados, he visitado el monte y he podido comprobar cómo la Naturaleza es fiel en sus citas. Las cigüeñas estaban en sus nidos y las mimosas lucían espléndidas con su amarillo inconfundible y ese olor que en el campo es dulce y agresivo en las casas. Todo llega en su momento y como podríamos haber esperado. Igual a sí misma, pero nunca monótona, Démeter está en puertas, como nos dirían los griegos. 

Y eso que el invierno no ha estado muy sujeto a unas reglas preestablecidas. Hemos tenido de todo, desde sequía preocupante a lluvias también preocupantes por su intensidad. Cuando allá por noviembre, otoño bien avanzado, veíamos que la sequía no tenía aspecto de dejarnos, yo pensaba en su incidencia sobre los seres vivos y, en especial, sobre los de vida corta, aquellas semillas que deberían estar germinando en aquel momento, pero los campos se veían resecos. Me preguntaba entonces hasta qué punto esa falta de humedad en el suelo incidiría de modo negativo sobre tales especies, provocando incluso extinciones.

Pero empezó a llover, y de qué modo. Torrentes de agua inundaron campos y llevaron por delante lo que encontraron, arrastrando tierras y cenizas procedentes de incendios forestales más o menos recientes. Más tarde vinieron nieves y qué nevadas, también hemos tenido calor propio de final de invierno, ahora volvemos a tener nieves, y quién sabe cómo terminaremos con todo esto. 

Realmente, creo que éste es un año más dentro del amplio ciclo de la Naturaleza, ni mejor ni peor. Uno más. Otra cosa es cómo afecte a los seres vivos que estamos en ella. Hay quien dice que el cambio climático afecta a la salud de las personas, porque el calor no deja dormir, lo cual me parece algo aventurado y falto de análisis riguroso. Más bien, un hablar por hablar, pero ya sabemos que puestos a eso, todos quieren decir esta boca es mía. En serio, ¿estos cambios nos afectan? Y cuando digo “nos” no me refiero a los humanos, hablo de todos los seres vivos, animales y vegetales de ciclos biológicos de diferente duración. Estaremos de acuerdo que un año más o menos fuera de lo normal, a ver a qué llamo “normal”, afectará poco a una sequoia, capaz de vivir algunos miles de años, pero incidirá negativamente en las poblaciones de Drosophila, que en la naturaleza viven tres meses. 

Es preciso hacer aquí muchas salvedades. Por una parte, ya está dicho, la duración de los ciclos biológicos, pero también los respectivos tamaños de población de las especies potencialmente afectadas. Recuerdo en años pasados haber encontrado alguna especie vegetal en algún lugar desacostumbrado y, al volverla a buscar en años posteriores, ya no encontrarla. ¿Qué había ocurrido? Simplemente, que aquellas plantas no generaron semillas que pudiesen germinar allí y, al no dejar descendencia, desapareció su presencia en el sitio concreto. Las poblaciones pequeñas tienen eso, su mayor riesgo de extinción debido a su menor variabilidad. Son poblaciones muy efímeras en cuanto a su presencia. 

Vamos a ver, si un gen tiene dos alelos (A y a) en una población dada, habrá dos posibles genotipos en relación a dicho gen: los portadores del alelo A y los del a. Si, además, el gen B tiene otros dos alelos, habrá otros dos genotipos en relación a ese gen : los portadores de B y los de b. Si consideramos la combinación de los dos alelos, habrá cuatro posibles genotipos AB, Ab, aB y ab. Así de simple. Si consideramos un tercer gen, D, también con dos alelos, los genotipos posibles teniendo en cuenta los tres genes, será ocho: ABD, ABd, AbD, Abd, aBD, aBd, abD y abd. Cada vez que consideramos un nuevo gen con dos alelos, multiplicamos por dos el número de gametos diferentes teóricamente esperados en relación a los genes que consideramos. 

En el fondo, para calcular el número posible de gametos diferentes formados por un heterocigoto, basta con elevar 2 a una potencia igual al número de genes heterocigotos que consideramos. Ej 2 elevado a 3 (dos al cubo)  en el caso que hemos considerado de tres genes. Si imaginamos un cuarto gen (E y e), los gametos posibles serían 2 elevado a 4 , pues cada gameto de los ocho anteriores se diferenciarían según fuesen portadores de uno u otro alelo E ó e. En las poblaciones naturales, si un individuo es heterocigoto para 40 genes, y me quedo corto en cálculo, el número teórico de gametos diferentes será de 2 elevado a 40, un número muy elevado, para el que se precisa un alto tamaño de población si es que se pretende que todos los gametos lleguen a formar un individuo. Fijaos que sólo hablo de genes con dos alelos. Nosotros tenemos varios genes con más de dos alelos cada uno. 

Aquí tenemos dos tipos diferentes de variabilidad, o dos grados suyos. La fundamental es la variabilidad génica, consistente en que haya genes con alelos diferentes que realizan sus funciones con ligeras variaciones, siempre compatibles con la vida de su portador. En caso contrario, hablaría de genes letales. Sobre esta variabilidad génica se sobrepone otro tipo de variabilidad, la variabilidad genotípica, que nos habla de los diferentes genotipos que se pueden formar a partir de las posibles combinaciones de los diferentes alelos. 

Esta variabilidad genotípica es la que, mediante sus individuos portadores, se presenta ante la selección natural, que favorecerá a los mejor adaptados para que originen la generación siguiente. Muchos de sus hermanos morirán a causa de esa misma selección, aunque por lo general esas muertes no significan pérdidas de alelos. 

Pero, siempre ha de haber un pero, para que todo esto ocurra, de modo que la extinción no sea un peligro inminente, las poblaciones han de tener amplios tamaños para, de ese modo, permitir la expresión del mayor número posible de genotipos. Aristóteles lo dijo y hoy lo repetimos con base genética: salvo casos de reproducción asexual, no hay dos individuos iguales. Es decir, cada genotipo es irrepetible y tiene su respuesta propia ante la selección natural. 

En una población amplia, es de esperar con fundamento biológico, que haya individuos preadaptados a condiciones extremas que puedan aparecer. Pero, insisto, la población debe ser amplia.

SOBRE SERES VIVOS: CONSANGUINIDAD (1)

SE AUTOFECUNDAN

Conviene que veamos la Naturaleza como algo muy complejo, de la que se nos escapan múltiples variables. Aún así, la ciencia intenta explicar sus procesos, a sabiendas que serán mejor interpretados según vayamos conociendo más entresijos que influyen en su dinámica.

Hay quien piensa que la vida en la Naturaleza viene a ser algo así como un vodevil de sainete. Para esos, mi artículo anterior sobre tamaños de población, con sus dudas acerca de los tamaños eficaces, se resuelve al momento. Según ellos, el tamaño eficaz ideal, sin necesidad de aplicar fórmula ninguna, es el formado por un macho y múltiples hembras. Al fin y al cabo, esa estructura se llama harén cuando se aplica a mamíferos, gallinero, en caso de gallinas y otras aves, y en vegetales no sé si existe algún nombre específico, pero es la técnica empleada cuando se trata de explotar los productos de plantas dioicas, como el kiwi, en cuyas plantaciones se coloca una planta masculina en posición central, rodeada de varias plantas femeninas. En todos estos casos, el individuo masculino fecundará a las múltiples hembras y la producción estará asegurada.

AUTOESTÉRILES

Pero en esta situación hablamos de estrategias propias de explotaciones, granjeras u hortícolas, donde la finalidad es la producción ayudada siempre por tecnología humana. Otra cosa es cuando se habla de poblaciones naturales, cuando entendemos unas estructuras de individuos que, sin necesidad de ayudas externas, son capaces de perpetuarse a lo largo generaciones.

¿Son capaces de perpetuarse los harenes o los gallineros, sin ayuda tecnológica humana? Yo diría que puede ocurrir, pero creo que no, y me explico. Hablemos de pequeños tamaños, por ejemplo, 30 individuos y ninguno más debido a múltiples razones que no vamos a especificar, por ejemplo, límites de espacio o de recursos. Si la generación inicial la formamos con 29 hembras y un macho, los 30 individuos descendientes que lleguen al estado adulto, posiblemente se distribuirán en una proporción de mitad hembras y mitad machos, pero todos serán medio hermanos, pues son hijos del mismo padre. Esto vale también para los kiwis de antes. Con ese pequeño tamaño de población y el grado de parentesco de los componentes, la población tiene malas perspectivas de supervivencia a largo plazo.

RAZA PURA

¿Es malo ese parentesco entre los reproductores? Pues depende. Hay especies vegetales que son de consanguinidad obligada, pues se reproducen por autofecundación. Es el caso de guisantes, judías, garbanzos, lentejas, tojos, robinias y un largo etcétera. Especies tanto cultivadas como silvestres, y en ellas la consanguinidad no parece representar un peligro.

También en animales existen casos de seres excelentes con un alto grado de consanguinidad, como son los animales (perros, caballos, toros, etc.) de raza en cuyos árboles genealógicos aparecen progenitores que son parientes (Aunque en este caso son consanguíneos conseguidos de modo artificial). En humanos, una mujer altamente consanguínea fue Cleopatra, y no ha pasado a la historia por poseer ningún tipo de tara biológica, mas bien se habla de ella como una mujer inteligente y hermosa.

RAZA PURA

Por otra parte, también en animales y vegetales existen mecanismos para impedir la consanguinidad. Son otras especies que tienen como estrategia la fecundación cruzada. Los cerezos son autoestériles, lo mismo que las prímulas y hay múltiples mecanismos en plantas con flores masculinas y femeninas para que la maduración de los diferentes órganos no sea simultánea, de modo que cada flor o es masculina o femenina, nunca presenta los dos sexos a la vez no pudiendo, por tanto, autofecundarse.

¿Es mala la consanguinidad? No, no lo es. Ocurre que puede ocasionar la aparición de taras genéticas poco frecuentes en las poblaciones pero que,

en descendencias de cruzamientos consanguíneos, pueden aparecen con mayor frecuencia, si acaso los progenitores son portadores de estos caracteres.

AUTOESTÉRILES

Hablaré de este tema con mayor detalle en futuros artículos.

Renovación genética

Cuando hablo de poblaciones con pequeño tamaño, siempre advierto del riesgo de consanguinidad en ellas. No es lo mismo cuando una población de 20 individuos (es un decir) está formada por 10 machos y 10 hembras, que cuando cuenta con 1 macho y 19 hembras. En este segundo caso, los primeros descendientes serían todos hermanos, lo cual podría llevar a un desastre en pocas generaciones debido a consanguinidad.

¿Es mala la consanguinidad? Yo suelo contestar que depende de la estrategia biológica de la especie. No hay reglas generales para indicarnos su bondad o maldad intrínseca.

ENEMIGO DECLARADO 

Pero antes, mejor defino qué entiendo por consanguinidad en genética. Decimos que se produce consanguinidad en una pareja procreadora cuando ambos miembros son parientes por poseer un antepasado común. Hay diferentes grados de consanguinidad, dependiendo del grado de parentesco que une a ambos progenitores o, lo que es lo mismo, de la lejanía, en el árbol genealógico, del antepasado común. En la práctica, puede ocurrir que un individuo determinado herede de ese antepasado un gen malo, que le llega tanto por vía paterna, como por vía materna.

VISTO Y NO VISTO

La consanguinidad no tiene porqué ser mala de por sí. Realmente, en la escala de seres vivos, vegetales y animales, hay muchas especies que son obligadamente consanguíneas, pues se reproducen por autofecundación. Lo malo de esta situación ocurre cuando está asociada a la presencia en las familias de alelos malos, de esos que generan situaciones perniciosas. Es entonces cuando se llegan a cotas peligrosas de supervivencia para las poblaciones, y tal situación es más fácil que ocurra en poblaciones pequeñas.

AJENO A SU DESTINO

Muchas especies han visto reducida su presencia en sus áreas de distribución. Hoy en día, en muchos parques zoológicos existen programas de renovación de fondos genéticos de determinadas especies. Por ejemplo, vuelvo a la población de 20 urogallos en los Ancares, aquella de la que he hablado hace unas pocas entradas. Deducimos que esta población se ha formado por 40 gametos (20 óvulos y 20 espermatozoides). Si la tasa de mutación de cualquier gen es de un mutante nuevo por cada millón de gametos, está claro que poca variabilidad génica podrá aparecer en dicha población a lo largo de muchas generaciones. La variabilidad alélica es fundamental para que, basándose en ella, se generen otros tipos de variabilidad (génica, genotípica, individual) pero si no aparecen nuevos alelos, todo esto queda en nada.

En los parques zoológicos a los que me refría, hacen lo siguiente. Supongamos un parque situedo en los Cárpatos, montes donde también hay urogallos. Es muy posible que entre la población de Galicia y la de los Cárpatos existan diferencias genéticas. Es lo más normal, pues son poblaciones geográficamentes distanciadas y entre ellas podemos suponer que no existen lazos de migraciones en ninguno de los dos sentidos posibles. De modo artificial se pueden simular movimientos de individuos, mediante el intercambio de un determinado número de machos que, pasado un tiempo, son devueltos a sus poblaciones de origen. Cuando vuelven, ya han fecundado a hembras de las poblaciones receptoras, produciéndose de este modo una renovación de los fondos genéticos de ambas poblaciones.

LAURISILVA QUEMADA EN LA GOMERA

Los efectos genéticos de este tipo de programas son espectaculares y se notan de inmediato, en la generación siguiente a aquella en la que se realizó el programa de intercambio. En muchas centrales biológicas se está haciendo acopio de bancos de semillas, de semen y similares, no sólo para luchar contra las extinciones, también para renovar fondos genéticos de especies depauperadas por diversos motivos.

Y yo me pregunto… ¿y en España se hace algo de esto? Pues no lo sé, pero indudablemente estos programas requieren, en primer lugar, concienciación de la gente, que se comprenda su necesidad y su beneficio. Hoy hay una gran demanda de turismo de rutas naturales, queriendo ver fauna y flora en estado natural. Pero, mientras el mejor lobo sea el lobo muerto, como en algunos lugares de aquí, mientras no ocurra nada por matar un animal protegido, como conocemos todos, ¿quién va a propiciar programas de protección de fauna o flora? Hace pocos años, muy pocos, en la isla de La Gomera, un incendio intencionado quemó sus buenas hectáreas de laurisilva. Las visitas a la laurisilva representan una buena fuente de ingresos para las Islas.

No sé qué decir, pero la verdad es que soy pesimista en cuanto a vislumbrar algún tipo de arreglo a esto. Tal vez todo empezase, a largo plazo, por unos buenos planes de estudio. Pero, repito, soy pesimista. Por eso digo "tal vez", sin afirmaciones rotundas.