Un modelo matemático aplicado a lagartos permite mostrar cómo se combinan los cambios pequeños y rápidos en sus genes con las transformaciones que ocurren a lo largo de millones de años.
Un equipo de investigadores de Australia, Vietnam y Alemania lo desarrolló y publicó el estudio en la revista Evolution Letters. Se trata del primer modelo matemático que integra la selección natural a corto plazo con los procesos evolutivos que ocurren a lo largo del tiempo en los lagartos abaniquillos o anolis.
Son un género de lagartos escamosos y nativos de América. Incluye a más de 430 especies. Algunas de ellas pueden cambiar de color, lo que les da el nombre común de “camaleones americanos”.
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El trabajo que hicieron los científicos permite rastrear cómo los rasgos genéticos se modifican y se relacionan tanto dentro de una especie como entre especies diferentes.
Los resultados abren nuevas vías para la teoría evolutiva. Representan un paso importante en el debate sobre si la microevolución puede explicar la macroevolución en biología evolutiva.
“Podemos ahora resolver el debate con un modelo que incorpora ambos procesos, mientras rastreamos cómo los rasgos dentro de una especie cambian juntos a lo largo del tiempo”, afirmó Simone Blomberg, autora principal. Trabajaron con datos genéticos de lagartos Anolis de Centroamérica.
Origen de una pregunta evolutiva histórica
Durante muchos años, los científicos han discutido si los pequeños cambios genéticos en pocas generaciones pueden explicar cómo se forman nuevas especies.
Para analizar esto, usan la G-matrix, una tabla que muestra cómo se heredan distintos rasgos en las familias de los animales. Sin embargo, faltaban modelos para explicar cómo cambian estas tablas a lo largo de muchas generaciones y especies.
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El objetivo principal del estudio fue crear un modelo que permita entender la evolución de la G-matrix en el árbol familiar de distintos animales.
Aplicación del modelo matemático
El equipo utilizó herramientas avanzadas de matemáticas, al adaptar ideas de física y economía para que las tablas genéticas cumplieran las reglas necesarias. Probaron el modelo con datos de siete especies de lagartos Anolis. Midieron rasgos como el largo de las patas y el tamaño de la cabeza.
“Existen 7 especies de estos coloridos y pequeños lagartos Anolis con datos sobre la variación en 8 rasgos, que incluyen la longitud de los huesos de las patas, el tamaño de la mandíbula y el ancho de la cabeza”, dijo la doctora Blomberg.
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También se modificaron fórmulas económicas para analizar los datos biológicos de los lagartos.
El modelo permitió simular cómo cambian los rasgos y las relaciones entre ellos a lo largo de su evolución.
De todos los modelos probados, el llamado “isoespectral” fue el que mejor describió los cambios genéticos de los lagartos estudiados.
Este modelo muestra que la dirección de los cambios puede variar, pero la cantidad total de variación genética permanece constante en el tiempo.
El equipo analizó también otros modelos, como el de Ornstein-Uhlenbeck y el de movimiento browniano, que se usan para estudiar cambios promedio o al azar.
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Sin embargo, los datos coincidieron mejor con el modelo isoespectral respecto a los lagartos Anolis.
Una limitación del estudio fue que sólo se usaron datos de siete especies, lo que puede afectar la precisión de los resultados.
Por eso, los investigadores sugieren aplicar el modelo a más especies y grupos animales para confirmar sus hallazgos.
El trabajo propone un marco único para estudiar la evolución y las relaciones genéticas a lo largo del tiempo en animales.
El modelo abre nuevas preguntas sobre la flexibilidad y las restricciones evolutivas, y podría ayudar a entender cómo los animales se adaptan o cambian ante nuevos desafíos.
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La doctora Blomberg destacó que espera que el modelo se aplique a más especies para ampliar el conocimiento sobre la evolución biológica.
Este avance ofrece una herramienta potente para explorar cómo ocurren los grandes cambios evolutivos a partir de pequeñas modificaciones genéticas.
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