Cómo la evolución crea alas, veneno y nuevas especies a partir del mismo conjunto de genes

¿Puede la evolución transformar genes sencillos en innovaciones como alas, veneno o incluso en la creación de una nueva especie? Sean B. Carroll, biólogo evolutivo, abordó esta cuestión en una charla junto al astrofísico Hakeem Oluseyi para el Particles of Thought podcast, analizando desde experimentos sobre el genoma humano hasta las reglas que explican la diversidad de la vida.

¿Qué es la evolución?

“La evolución es simplemente cambio a lo largo del tiempo”, afirmó Carroll en el Particles of Thought podcast. Este principio implica modificaciones graduales en la apariencia y funciones de los organismos a lo largo de generaciones.

El tiempo resulta esencial para este proceso: Darwin entendió que los procesos naturales requieren lapsos enormes, no creación instantánea, explicó Carroll. Incluso Charles Darwin subestimó la verdadera antigüedad del planeta y, por tanto, la cantidad de oportunidades para el cambio biológico.

Cómo surgen nuevas especies

La formación de nuevas especies, o especiación, constituye un proceso menos definido de lo que suele suponerse. “La barrera genética entre poblaciones es permeable; con el tiempo y cierto aislamiento, los grupos pueden diferenciarse, aunque durante mucho tiempo pueden existir híbridos”, describió Carroll.

Como ejemplo, mencionó mezclas entre el grupo de aves charas verdes y azules en Texas, lo que demuestra la ausencia de divisiones absolutas.

“La especiación supone una separación gradual, no un evento con una fecha concreta”, señaló. La mezcla, el aislamiento y el reencuentro de poblaciones convierten el surgimiento de especies en un fenómeno continuo y complejo.

Grandes transiciones evolutivas: alas, veneno y co-opción génica

¿Qué permite que estructuras tan distintas evolucionen repetidamente a partir de materiales similares? Carroll explicó que “la innovación aparece usando genes antiguos de formas nuevas. No importa tanto cuántos genes tienes, sino cómo los usas”.

En el caso del vuelo, insectos, aves, murciélagos y pterosaurios desarrollaron alas de manera independiente, adaptando partes del antebrazo y la mano para crear superficies de vuelo. “Esto es convergencia evolutiva”. Los paleontólogos comprobaron que, aunque el resultado es parecido, los caminos anatómicos y genéticos difieren.

Respecto al veneno señaló: “En serpientes, arácnidos y medusas, el veneno surge por co-opción génica: proteínas con funciones normales se reutilizan como toxinas”.

Así, una serpiente puede producir una proteína habitual en grandes cantidades, fabricada ahora en una glándula y liberada por el colmillo. “La biología evolutiva improvisa: nunca crea desde cero, siempre reutiliza lo existente“, añadió.

La genética del desarrollo: mismos genes, nuevas estructuras

La biología evolutiva del desarrollo (Evo Devo) demostró que la diversidad proviene de la regulación y conexión de los genes durante el desarrollo embrionario.

Carroll destacó el aporte del estudio en la mosca de la fruta: “El estudio del desarrollo en la mosca reveló genes reguladores que, al ser alterados, provocan grandes cambios de forma: una mosca sin ojos, otra con patas donde irían antenas”.

“Descubrimos que el mismo gen que forma los ojos está tanto en moscas como en humanos; si se altera, ambos resultan ciegos”, explicó. Este hallazgo sorprendió a la comunidad científica, evidenciando que la mayoría de los animales comparten genes patrón para construir el cuerpo.

A partir de esa base común, la diversidad emerge por la forma en que esos genes interactúan. “Se pueden producir animales tan diferentes como una mosca, una langosta o una mariposa modificando cómo se conectan los mismos 14.000 genes”, describió Carroll. Los genes funcionan como componentes de un mecanismo: la clave está en cómo se conectan entre sí.

La pérdida y transformación de rasgos

La evolución no solo genera novedades, sino que elimina estructuras innecesarias con frecuencia. “Lo más común es que perdamos partes: dejamos de necesitar colas, extremidades o sentidos”, enfatizó Carroll. Así sucedió con la cola en los humanos y con las patas en las serpientes.

La eficiencia evolutiva marca estos cambios: “Si mantener una estructura cuesta energía y no aporta ventajas, las mutaciones que la reducen o eliminan suelen prevalecer”. Este fenómeno se observa en serpientes, que abandonaron extremidades y oídos, y en la reducción del olfato en mamíferos visuales como el ser humano.

El papel del azar y el contexto

“El azar tiene un papel enorme en la evolución”, indicó el experto. Cada persona nace con entre 30 y 50 mutaciones nuevas, surgidas por cambios aleatorios durante la replicación del ADN. Solo algunas permanecen: “El entorno selecciona cuáles se conservan. La mayoría pasan desapercibidas porque se eliminan de inmediato”.

Este proceso determina tanto la biodiversidad como el surgimiento de enfermedades genéticas, incluido el cáncer, que depende de la variación constante.

Aplicaciones prácticas e implicaciones

Los principios de la genética evolutiva revolucionaron campos como la medicina y la biotecnología. El biólogo subrayó que la búsqueda de antivenenos y el desarrollo de nuevos fármacos se fundamentan en mecanismos naturales de defensa de presas resistentes al veneno y en la creatividad de la naturaleza para generar moléculas útiles.

“Animales como el monstruo de Gila, lagarto venenoso, inspiran tratamientos para enfermedades humanas”, subrayó, citando avances recientes contra la obesidad y enfermedades cardiovasculares.

El trabajo de laboratorio y la observación de la naturaleza se complementan: “La investigación básica sobre animales y genes es el punto de partida de progresos médicos insospechados”.