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.

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.

+  +  +

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 el tamaño eficaz de una población.

Esta entrada la publiqué en este blog hace un tiempo. La traigo de nuevo, pues creo que conocer su contenido puede hacer más comprensible la entrada siguiente sobre extinciones.

Reunidos, unos amigos charlábamos de temas relacionados con el medio ambiente de Galicia. Uno de ellos, bien intencionado, comentó que, en los Ancares, el urogallo “ya” no está en peligro de extinción, pues hay unos veinte ejemplares por la sierra. Biológicamente, me parece una población pequeña, pero para tener más datos pregunto que cómo se distribuyen esos veinte por sexos. Mi amigo, algo picado, comenta que “salió el biólogo…” La conversación cambió de tono, siempre cordial. 

Comento que una cosa es el tamaño censal de una población. Es decir, el número de individuos que encontramos después de realizar un censo y que simbolizamos como N. Tiene importancia biológica, pues ese tamaño viene determinado por criterios de territorialidad, disponibilidad de recursos, número de predadores y demás factores que pueden limitarlo. El número de individuos que puede haber en un territorio no es ilimitado.

Pero esos veinte urogallos que hay en los Ancares (es un decir), deberían de constituir una población biológica. ¿Es así? Primero conviene comentar lo que en biología entendemos por “población”, un concepto muy operativo.

Para los biólogos, una población es un conjunto de individuos de la misma especie que comparten espacio, tiempo y algunas más características biológicas que determinan una alta cohesión reproductiva y ecológica. Indudablemente, los miembros de una población se reproducen entre sí y tienen hijos fértiles. El requerimiento conceptual y funcional de que se produzcan hijos fértiles implica que esa población es capaz de autoperpetuarse sin necesitar ayudas externas de ningún tipo para hacerlo.

Entramos en terrenos evolutivos al decir que una población debe (biológicamente hablando) originar la siguiente. Esto garantiza, dentro de lo que cabe, la perpetuidad de esa población en ese hábitat. A los individuos les resulta indiferente reproducirse, pero es un proceso fundamental para la especie a la que pertenecen. En urogallos (como en todas las aves, y mamíferos y muchas otras especies animales y vegetales), la reproducción es sexual, es decir, implica a machos y hembras. Por eso yo preguntaba que, dentro de la población censal de 20 urogallos, cómo se repartía este censo entre machos y hembras. Es aquí donde aparece el concepto de “tamaño eficaz de población” (Ne), que viene a decir a cuántos individuos reproductores equivalen los 20 de los que nos hablaba mi amigo.

Existen fórmulas para calcular este tamaño eficaz. Todas ellas tienen en cuenta el número de machos y de hembras, además de factores influidos por el modo de reproducción. Y en todas, el número de machos y el de hembras aparecen como un producto, de modo si una de las cantidades es igual a cero, el total también lo es. Si todos son machos, (hembras = cero) o todas hembras (machos = cero), el tamaño eficaz es cero. Cuando el tamaño es cero, la población está abocada a la extinción, para comprenderlo no hace falta aplicar fórmula ninguna. En esas fórmulas es fácil ver que, dentro de un tamaño censal dado, el valor máximo se produce cuando el número de machos es igual al de hembras.

Una fórmula muy utilizada es la siguiente, aunque tiene sus limitaciones:

                   (nº de machos) x (nº de hembras) 

Ne = 4 x  ---------------------------------------------

                 número de machos + número de hembras

Donde Ne representa el tamaño eficaz,-

nº de machos es el número de machos y

nº hembras, el número de hembras.

¿Porqué el calificativo de eficaz? Porque se define desde el punto de vista de permanencia de la población en un territorio dado. Esos individuos, los reproductores, serán los que transmitan sus genes a la generación siguiente y quienes contribuirán, a que ésta permanezca en su hábitat. Por eso les llamamos eficaces.

Conservación de variedades

La agricultura ha permitido a muchas especies vivir fuera del ambiente adverso de la selección natural, pero tiene sus inconvenientes. La FAO (Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura), define como erosión genética a la pérdida de variabilidad (genética) en esas especies cultivadas.

Durante centurias, y más en estos últimos decenios, se ha llevado a cabo una globalización de cultivos basados en criterios de productividad, eliminando las variedades que pudiesen ser pobres en ese valor. Esa eliminación ha sido sistemática y continuada, haciendo que muchas especies cultivadas hayan perdido la variabilidad genética que les costó tantas generaciones adquirir, además de haber perdido las singularidades geográficas, consiguiéndose, a veces, que haya una sola variedad en todo el planeta.

Una de las especies que han sufrido, o que más están sufriendo, este tipo de

erosión es la manzana. De unas treinta variedades que se cultivaban en nuestro país, dedicadas en especial al consumo doméstico y a la fabricación de sidra, se ha pasado en poco tiempo a menos de diez. ¿Las causas? Parece que una empresa de alimentación, uno de cuyos postres estrellas consiste en la tarta de manzana, ha definido las razas que utilizará para fabricarla. Una vez determinado el tipo que se utilizará, los campesinos lo han plantado de modo masivo, sabiendo que tenían asegurada la venta de las manzanas cosechadas. Pero desecharon las que habían cultivado anteriormente, que han ido perdiendo terreno de cultivo, tamaño de población y, por tanto, variabilidad, quedando en razas residuales.

Una situación similar se ha producido en viñedos españoles. De lo que ocurre en otros países no sé nada.

Hoy no parece preocupar a muchos esta situación, pues el consumo está asegurado. Pero con esta medida se hace que la manzana, que aún crece silvestre en muchos lugares de España, pase a depender de la tecnología humana para su subsistencia, lo cual desde un punto de vista biológico es un desastre para ella. Todo esto se aceleró a partir de mediados del siglo XX, con la llamada revolución verde, cuando un alto número de variedades locales fueron desplazadas por otras variedades que eran producto de mejoras genéticas de diverso tipo.

En estos casos, los cultivos resultan ser muy uniformes en cuanto a criterios diversos de productividad, lo cual puede ser una ventaja empresarial a corto plazo, pero un desastre biológico, pues las especies han perdido su capacidad de adaptarse a posibles cambios ambientales que se puedan presentar. Nadie es capaz de garantizar la uniformidad ambiental ni su duración.

Mientras esas especies están sujetas a criterios actuales de consumo, que los podemos considerar como un valor ambiental, o un componente de la selección natural, y estén favorecidas por el cuidado humano, no tendrán peligro de supervivencia. Pero las circunstancias no son constantes. Los valores ambientales pueden cambiar en muchas de sus variables, así como los gustos de los consumidores. En esos casos, podemos preguntarnos hasta qué punto esas especies, que han sido capaces de mantenerse a lo largo del tiempo, tienen el potencial genético necesario para afrontar esos cambios, manteniéndose como especies autónomas. O si, por el contrario, se extinguirán como consecuencia de la pérdida de variabilidad genética a la que las hemos llevado los humanos en un loco afán de productividad.

Desde hace un tiempo, esto está en vías de solución. En las empresas correspondientes se han integrado científicos de diversa titulación, pero conocedores de las dinámicas de las poblaciones naturales. Saben lo que es la diversidad genética, sus causas y sus consecuencias. Mediante proyectos privados, o semiprivados, desarrollan medidas para potenciar y conservar la variabilidad que aún se puede recuperar. Se recogen cepas casi perdidas, se buscan variedades silvestres, y se cultivan para mantenerlas. No se pretende hacer un banco de semillas, más bien uno de razas cultivadas. A cuantas más cepas posibles, mejor, pues se supone que en ellas está la variabilidad genética suficiente para afrontar posibles cambios ambientales. 

Son proyectos caros, que requieren de fuerte financiación y de una política agraria continuada y decidida a conservar una riqueza biológica que, de no ser de este modo, desaparecería en pocas generaciones. Pero los gobiernos deben saber lo que quieren.

A vueltas con el tamaño de población

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.

Para muchos, la selección natural viene a ser algo que se enuncia como “la supervivencia del más fuerte”. No tienen en cuenta el montón de variables que coinciden en el proceso que llamamos de ese modo. Variables que conocemos y, también, que desconocemos, que tal vez son las más.

Pero hay algo que los biólogos tenemos muy claro. Aunque la selección natural actúa sobre el individuo, quien manifiesta 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 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 genética, que viene a ser como un seguro de permanencia. Pero la variabilidad genética que una población puede poseer, está en relación directa con el número de individuos que la componen.

¿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 hereditarias que determinan diferentes colores. A cada alternativa le llamamos alelo. 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 genética, 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 genética responsable de muchos caracteres, es a lo que se llama variabilidad genética, y es un carácter de la población, no del individuo. Representa una gran riqueza biológica, puesto que cada variable puede proporcionar a su poseedor 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.

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 genética. Por lo dicho antes, si hay menos variabilidad genética, las posibilidades de supervivencia ante cambios ambientales adversos serán menores.

Como dije, 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.

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 individuos componentes de la población.

+ + +

Las fotos utilizadas corresponden al Valle del Mao y a la presa de Belesar, en la provincia de Lugo. En ese lugar, tan apacible a simple vista, la Selección Natural es feroz. En la Naturaleza siempre es así. Por eso no hace falta indicar que estos pensamientos de la derecha corresponden a un cultivo artificial. Pero de eso hablaré en otra entrada.

¿Cuántos machos, cuántas hembras?

NUESTRO UROGALLO

Una amiga entrañable está preocupada por animales vertebrados de nuestra fauna. En ese plan, soy pesimista en cuanto a su  posible conservación. Depende de políticas acertadas y proyectadas a largo plazo. Pero también depende de cada uno de nosotros, y tengo mis dudas. Para ella, María de nombre, escribo estas reflexiones. 

Hace un tiempo, reunidos unos amigos charlábamos de temas relacionados con el medio ambiente de Galicia. Uno de ellos, bien intencionado, comentó que, en la Sierra de Ancares, el urogallo “ya” no estaba en peligro de extinción, pues había unos veinte ejemplares por la Sierra. Como biólogo, me pareció una población pequeña, pero para tener más datos pregunté que cómo se distribuían por sexos esos veinte individuos. Mi amigo, algo picado, comentó con retranca que ya “salió el de genética…” La conversación cambió de tono, siempre cordial. 

POBLACIÓN URBANA

Se me hizo preciso aclarar cuatro conceptos. Una cosa es el tamaño censal de una población. Es decir, el número de individuos que encontramos después de realizar un censo y que simbolizamos como N. Tiene importancia biológica, pues ese tamaño puede venir determinado por criterios de territorialidad, disponibilidad de recursos, número de predadores y demás factores que lo limiten. El número de individuos que puede haber en un territorio no es ilimitado, hay que tenerlo claro.

Esos veinte urogallos que había en los Ancares, deberían constituir una población biológica para suponer que por sí solos eliminan el peligro de extinción, como nos quiso hacer ver nuestro contertulio. ¿Es así? Primero conviene comentar lo que en biología entendemos por “población”, un concepto muy operativo.

Para los biólogos, una población es un conjunto de individuos de la misma especie que comparten espacio, tiempo y algunas más características biológicas que determinan una alta cohesión reproductiva y ecológica. Indudablemente, los miembros de una población se reproducen entre sí y tienen hijos fértiles. El requerimiento conceptual y funcional de que se produzcan hijos fértiles implica que esa población es capaz de autoperpetuarse sin necesitar ayudas externas de ningún tipo para hacerlo.

EN LUGO, FORMAN PARTE DEL PAISAJE
CELESTE

Entramos en terrenos evolutivos al decir que una población debe (biológimente hablando) originar la siguiente. Esto garantiza, dentro de lo que cabe, la perpetuidad de esa población en ese hábitat. Para que se produzca ese proceso, insisto, cada población debe generar la siguiente. Desde una óptica biológica, a la población le resulta indiferente reproducirse, pero el proceso es fundamental para la especie a la que pertenece. En urogallos (como en todas las aves, mamíferos y muchas otras especies animales y vegetales), la reproducción es sexual, es decir, implica a machos y hembras. Por eso yo preguntaba que, dentro de la población censal de 20 urogallos, cómo se repartía este censo entre machos y hembras. Es aquí donde aparece el concepto de “tamaño eficaz de población” (Ne), que viene a decir a cuántos individuos reproductores equivalen los 20 de que hablaba nuestro amigo.

Existen fórmulas para calcular este tamaño eficaz. Todas ellas tienen en cuenta el número de machos y de hembras, además de factores influidos por el modo de reproducción. Y en todas, el

SEGURO QUE EL TRIGAL ESTÁ CERCA

número de machos y el de hembras interactúan como producto, de modo si una de las cantidades es igual a cero, el total también lo es. Si todos son machos, (hembras = cero) o todas hembras (machos = cero), el tamaño eficaz es cero. Cuando el tamaño es cero, la población está abocada a la extinción, para comprenderlo no hace falta aplicar fórmula ninguna. En esas fórmulas es fácil ver que, dentro de un tamaño censal dado, el valor máximo se produce cuando el número de machos es igual al de hembras.

Una fórmula muy utilizada es la siguiente, aunque tiene sus limitaciones:

                   (número de machos)  x  (número de hembras)

Ne = 4 x ---------------------------------------------------------------------

                        Número total de individuos en la población

Donde "Ne"  representa el tamaño eficaz de la población.

¿Por qué el calificativo de eficaz? Porque se define en términos evolutivos, desde el punto de vista de permanencia de la población en un territorio dado. Esos individuos, los reproductores, serán los que transmitan sus genes a la generación siguiente y quienes contribuirán, a que ésta permanezca en su hábitat. 

POBLACIÓN SILVESTRE

Algún machista cateto (todos los machistas lo son), dirá que el tamaño ideal está formado por un macho y las demás, hembras. Corroborará su dicho con una sonora carcajada de hombre sabido. Yo le diría que no tratamos de un gallinero, donde las aves están sometidas al cuidado humano. Hablo de una población autónoma, capaz de autosustentarse. Y esa que él propone con risotadas estentóreas produciría una descendencia en la que todos los miembros serían medio hermanos, existiendo una fuerte tendencia a la consanguinidad en generaciones sucesivas. Mejor que calle el machista, escuche e intente aprender, que siempre le puede quedar algo.

SOBRE BIOLOGIA: SELECCIÓN, ESTRUCTURAS y REFLEXIONES

Entre los seres vivos, una adaptación es cualquier tipo de estructura hereditaria que hace que sus poseedores, en comparación con los que carecen de ella, tengan más hijos fértiles.

Cuando hablo de estructura, no sólo me refiero a morfologías especiales, también a cadenas bioquímicas de síntesis o de degradación. Tras una coloración, que suele ser adaptativa, siempre hay una reacción bioquímica.

LA PILOSIDAD DISUADE A LOS HERVÍBOROS

La necesidad de ser hereditaria está muy relacionada con el concepto de adaptación que vengo comentando en estos últimos artículos. Existen genes responsables del carácter y, al conferir mayor éxito biológico a sus poseedores, pasarán a la generación siguiente con mayor frecuencia que los genes responsables de su ausencia. En este sentido, éxito biológico se entiende como capacidad (comparativa) de tener mayor número de hijos o, dicho de otro modo, capacidad de dejar más copias de los propios genes en la generación siguiente.

ESTA RAYA DE PROTEGE CON SU COLOR,
SIMILAR AL DE SU SOPORTE

Si hablamos, por ejemplo, de una población limitada por sus recursos a 1000 individuos, este tamaño fluctuará poco a lo largo de las generaciones. Si en la generación siguiente hay algunos más, será debido a que unos progenitores tuvieron más hijos y, por tanto, dejaron más copias de sus genes que los individuos que tuvieron menos hijos. Puede ocurrir que en la generación siguiente haya menos de mil, será porque algunos se han reproducido menos, pero ¿qué ha ocurrido ahora con aquellos que antes lo habían hecho con mayor éxito? Tal vez siga ocurriendo de ese modo en términos de descendencias individuales. Ese mayor número de hijos puede ser debido a algo, que además es hereditario. En caso de ser así, los genes responsables de la estructura que contribuye al incremento de hijos irán aumentando de frecuencia en la población a lo largo de las generaciones. Esas estructuras, tal como lo estoy comentando, están favorecidas por la selección natural y, por tanto de acuerdo con Darwin, son adaptaciones.

¿Podemos reconocerlas? Algunas sí, pues es sencillo deducir su contribución al

EN AVES, CADA TIPO DE PICO
REFLEJA UN MODO DE ALIMENTACIÓN

éxito reproductivo de sus portadores. Por ejemplo, las que incrementan su viabilidad, sus mecanismos de defensa en fases juveniles, las que los defienden mediante diversas estructuras y mecanismos. Y un sinfín más de ellas. En otros casos no es tan sencillo reconocerlas y, en la mayoría de las veces, nos resultan completamente desconocidas.

¿Qué “ve” la Selección Natural? Es decir, ¿cuál es la unidad sobre la que actúa? Parece no haber duda de que es el individuo, aunque hay veces en que tal vez sea la población la seleccionada, pero mediante una actuación sobre los individuos que forman parte de ella. Hay casos en que está claro que la Selección Natural actúa sobre genes concretos (En casos de letalidad, el individuo muere debido a la sola presencia de un alelo concreto).

EL INSECTO ESTÁ MUY PROTEGIDO
GRACIAS A SU MORFOLOGÍA

En cada generación, la Selección Natural actúa favoreciendo a los reproductores que darán lugar a la generación siguiente, no tiene visión ni tendencia a largo plazo. No obstante, podemos ver tendencias evolutivas en el registro fósil. ¿Es esto un contrasentido? Para nada. Los ambientes cambian muy lentamente. En estos casos, la selección puede ir favoreciendo los mismos rasgos en cada generación, de modo que el carácter seleccionado podrá irse acentuando. Puede parecer que existió una tendencia evolutiva cuando, en realidad, lo que hubo fue una constante acción selectiva ciega en una misma dirección a lo largo del tiempo.

SOBRE BIOLOGÍA: LOS ADAPTADOS DE DARWIN

EL ORIGEN DE  LAS
ESPECIES. VERSIÓN
GALLEGA

Me encuentro de nuevo con el sonsonete aquel de “la supervivencia del más fuerte” atribuido a Darwin. No creo que quienes eso dicen, sean conscientes de estar propagando una falsedad teñida de propaganda, tal vez, ideológica. Es posible, incluso, que crean que esta frase resume la teoría de la evolución.

La verdad es que Darwin nunca dijo tal cosa, ni habló del más fuerte en ningún momento. Por otra parte, eso del más fuerte se toma en el sentido del matón más contundente, lo cual viene muy bien a los matones que, de este modo, creen ver justificada su conducta. Como llevo años estudiando biología evolutiva, y creo conocer algo "El origen de las especies", voy a intentar explicar aquí lo que Darwin quiso decir al hablar de los más adaptados, que son aquellos que según él, sobreviven. Expongo una opinión mía, claro está.

DENTADURA DE ANIMAL CARNÍVORO

El capítulo IV de "El origen de las especies", se titula “La Selección Natural y la supervivencia de los más aptos”.  En él, el autor nos explica lo que él entiende por aptos. Para Darwin, el éxito biológico de una especie consiste en permanecer viva a lo largo de generaciones, no extinguirse. La extinción es un fracaso biológico.

Para permanecer viva, una especie ha de recurrir a diversas estrategias, que son componentes de su adaptación. Quiero hacer notar que para que una especie permanezca presente en el mundo de los seres vivos, necesariamente ha de cumplir un requisito biológico imprescindible: reproducirse. 

Pero son los individuos, los componentes de la especies, quienes se reproducen, contribuyendo de este modo a la perpetuación de la especie a la que pertenecen. O dicho de otro modo, la especie se reproduce a través de sus individuos componentes. Darwin constató que las especies son muy prolíficas. Y esto ocurre tanto en animales como en vegetales. No obstante, las poblaciones adultas de cada especie (animal o vegetal) suelen estar formadas por un

LAS ORTIGAS POSEEN CÁPSULAS
QUE GENERAN IRRITACIONES
A QUIENES LAS ROZAN

número similar de individuos a lo largo de las generaciones (por ejemplo una población de 50 miembros, mantendrá su tamaño a lo largo de generaciones de modo casi constante). Es lógico deducir que desde las fases iniciales de la vida de los individuos, hasta alcanzar el estado reproductor, se produce una gran mortandad. ¿Quiénes sobreviven a lo largo de esta fase? Darwin es taxativo en la respuesta a esta pregunta: los más adaptados. En cada generación, estos adultos supervivientes serán los encargados de originar la generación siguiente. Y ocurrirá de este modo, hasta que fallos de diversa condición determinen la extinción. Llamó Selección Natural a los mecanismos que favorecen a algunos individuos para llegar al estado reproductor. Y por ser los favorecidos por la Selección Natural, dijo de ellos que eran los más adaptados.

El éxito de una población es dar origen a la siguiente, y sus descendientes también han de cumplir con esta función. Para eso, los descendientes deberán ser fértiles. La fertilidad de sus miembros es una condición fundamental para el mantenimiento de las poblaciones y, por tanto, de las especies. 

TAMBIEN LAS MEDUSAS TIENEN
CÁPSULAS URTICANTES

No todos los individuos adultos tienen la misma fertilidad. Algunos debido a causas exteriores, otros por circunstancias hereditarias, son más fértiles que otros. Las hereditarias son importantes, pues sus genes causantes se irán transmitiendo a los descendientes y, por tanto, deberán ir aumentando en frecuencia entre los miembros de la población. A la larga, los caracteres hereditarios que contribuyen a una mayor fertilidad por parte de sus poseedores, serán caracteres que posean todos los miembros de una especie y diremos de ellos que son caracteres fijados.

A estos caracteres les llamamos adaptaciones. Son hereditarios y hacen que sus poseedores, en comparación con los individuos que carecen de ellos, tengan más hijos fértiles.

Seguiré hablando de adaptación y de individuos adaptados.

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.

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.

SOBRE SERES VIVOS. TAMAÑOS DE POBLACION

LA CAUSA DE LA
REFLEXIÓN

Reunidos unos amigos, charlamos de temas relacionados con el medio ambiente de Galicia. Uno de ellos, bien intencionado, comenta que, en los Ancares, el urogallo “ya” no está en peligro de extinción, pues hay unos veinte ejemplares por la sierra. Biológicamente, me parece una población pequeña, pero para tener más datos pregunto que cómo se distribuyen esos veinte por sexos. Mi amigo, algo picado, comenta con retranca que “salió el biólogo…” La conversación cambió de tono, siempre cordial, pero ya no era lo mismo.

Una cosa es el tamaño censal de una población. Es decir, el número de individuos que encontramos después de realizar un censo y que simbolizamos como N. Tiene importancia biológica pues ese tamaño viene determinado por variables como territorialidad, disponibilidad de recursos, número de predadores y demás factores que pueden incidir en su biología. El número de individuos que puede haber en un territorio no es ilimitado.

ABEDULES JUNTO AL RÍO MIÑO

Pero esos veinte urogallos (es un decir) que hay en los Ancares, deberían de constituir una población biológica. ¿Es así? Primero conviene comentar lo que en biología entendemos por “población”, un concepto muy operativo.

Para los biólogos, una población es un conjunto de individuos de la misma especie que comparten espacio, tiempo y algunas más características biológicas que determinan una alta cohesión reproductiva y ecológica. Indudablemente, los miembros de una población se reproducen entre sí y tienen hijos fértiles. El requerimiento conceptual y funcional de que se produzcan hijos fértiles implica que esa población es capaz de autoperpetuarse sin necesitar ayudas externas de ningún tipo para hacerlo.

POBLACIÓN DE ELEFANTES

Entramos en terrenos evolutivos al decir que una población debe (en términos biológicos) originar la siguiente. Esto garantiza, dentro de lo que cabe, la perpetuidad de esa población en ese hábitat. Pero para que se produzca ese proceso, cada población debe reproducirse. A la población le resulta indiferente hacerlo, pero es fundamental para la especie a la que pertenece. En urogallos (como en todas las aves, mamíferos y muchas otras especies animales y vegetales), la reproducción es sexual, es decir, implica machos y hembras. Por eso yo preguntaba que, dentro de la población censal de 20 urogallos, cómo se repartía este censo entre machos y hembras. Es aquí donde aparece el concepto de “tamaño eficaz de población” (Ne), que viene a decir a cuántos individuos reproductores equivalen los 20 (censados) de los que nos hablaba mi amigo.

Existen fórmulas para calcular este tamaño eficaz. Todas ellas tienen en cuenta el número de machos y de hembras, además de factores influidos por el modo de reproducción. Y en todas, el número de machos y el de hembras aparecen como un producto, de modo si una de las cantidades es igual a cero, el total también lo es. Si todos son machos, (hembras = cero) o todas hembras (machos = cero), el tamaño eficaz es cero. Cuando el tamaño es cero, la población está abocada a la extinción, para comprenderlo no hace falta aplicar fórmula ninguna. En esas fórmulas es fácil ver que, dentro de un tamaño censal dado, el valor máximo se produce cuando el número de machos es igual al de hembras.

Una fórmula, sencilla, frecuentemente utilizada para calcular el tamaño eficaz de una población es la siguiente.

               

                    (nº de machos) x (nº de hembras)

Ne = 4  x   ---------------------------------------------

                     (nº de machos) + (nº de hembras)

Si la utilizáis con diversas variaciones de números de machos y hembras, aplicándola a los veinte urogallos que decía mi amigo, veréis que el valor máximo se corresponde a cuando el número de machos y de hembras son iguales. En este caso, diez. La fórmula tiene sus limitaciones biológicas, pero es utilizada por su inmediatez.

¿Porqué el calificativo de eficaz? Porque se define en términos evolutivos, desde el punto de vista de permanencia de la población en un territorio dado. Esos individuos, los reproductores, serán los que transmitan sus genes a la generación siguiente y quienes contribuirán a que ésta permanezca viva. En cada generación, son los biológicamente eficaces en la tarea de contribuir al mantenimiento de la población.

.