Este diminuto reptil juega a piedra, papel o tijera

Un estudio reciente revela la biología invisible que hace posible el juego y muestra cómo este puede ser una fuente importante de la diversidad de la naturaleza.

Tal vez estás familiarizado con el juego de piedra, papel o tijera. Se extiende la mano en uno de estos tres gestos: se forma un puño (piedra), se extienden la palma y los dedos (papel) o se levantan dos dedos en forma de V (tijeras). La piedra gana a las tijeras, las tijeras al papel y el papel a la piedra.

Se juega en todo el mundo con muchas variantes y bajo muchos nombres. En Japón, donde el juego existe desde hace miles de años, se conoce como janken. En Indonesia, se conoce como hombre, elefante o tijerilla: el elefante mata al hombre, el hombre mata a la tijerilla y la tijerilla sube por la trompa del elefante y se come su cerebro.

El juego es tan común que existe más allá de nuestra propia especie. A lo largo de millones de años, los animales han desarrollado su propia versión de piedra, papel o tijera. Para ellos, ganar el juego significa transmitir sus genes a las generaciones futuras. Un estudio publicado el jueves en la revista Science revela la biología invisible que hace posible el juego, y muestra cómo este puede ser una fuente importante de la diversidad de la naturaleza.

Los primeros indicios de que la naturaleza también jugaba a piedra, papel o tijera surgieron hace tres décadas en las secas colinas de las afueras de Merced, California. Barry Sinervo, un biólogo que en ese entonces estaba en la Universidad de Indiana, estudiaba allí la lagartija de manchas laterales, también conocida como lagartija manchada norteña. Marcaba a las lagartijas --llamados así por la mancha azul oscuro o negra que tienen en el costado, justo detrás de la pata delantera--, las soltaba en la hierba alta y atrapaba a las supervivientes para ver cómo estaban en años posteriores.

Sinervo, quien más tarde se incorporó al cuerpo docente de la Universidad de California, campus Santa Cruz, y falleció en 2021, quedó fascinado por los extraños hábitos de apareamiento de las lagartijas. Al principio de cada temporada de apareamiento, los machos desarrollaban uno de tres colores en la garganta: azul, naranja o amarillo. Y dependiendo de su color, los machos se comportaban de forma diferente.

Las lagartijas naranjas luchaban con agresividad contra otros machos para ganar territorio y vigilaban hasta a seis hembras en su territorio. Se metían en peleas con los machos azules y con regularidad les quitaban sus hembras.

Los machos azules utilizaban una estrategia diferente. Vigilaban un pequeño territorio, se apareaban solo con una o dos hembras y cooperaban con otros machos azules para luchar contra los machos naranjas. A veces, Sinervo observaba que un macho azul moría defendiendo a un aliado en una lucha contra un adversario naranja.

Los machos amarillos eran aún menos agresivos. No se molestaban en vigilar ningún territorio. En cambio, intentaban aparearse en secreto con hembras custodiadas por otros machos.

Los machos azules solían expulsar a los amarillos de sus pequeños territorios. Pero los machos naranjas, que se esforzaban por mantener el control sobre muchas hembras repartidas por una zona amplia, no eran muy buenos a la hora de atrapar a los intrusos. Así que las hembras de lagartija custodiadas por machos naranjas a menudo acababan produciendo muchas crías de los escurridizos machos amarillos.

Sinervo siguió a las lagartijas macho a lo largo del tiempo y descubrió que pasaban por ciclos. Los machos naranjas tenían la mayor población durante uno o dos años antes de dar paso a los amarillos, que luego daban paso a los azules, que a su vez volvían a dar paso a los naranjas.

Al volver a la Universidad de Indiana, Sinervo analizó los resultados con su colega Curtis Lively, biólogo evolutivo. Se preguntaron si podrían darles sentido a los resultados pensando en las lagartijas como si participaran en un juego.

Existe una larga tradición en la biología de pensar en la vida como un juego, una competición para generar el mayor número posible de descendientes. Los jugadores pueden ser animales, plantas o microbios. Los biólogos han tomado prestadas ecuaciones de la teoría de juegos para analizar cómo unas estrategias se imponen a otras.

Un día, mientras Sinervo y Lively bebían café y analizaban los datos sobre las lagartijas de manchas laterales, se dieron cuenta de que los machos jugaban a su propio juego.

"Recuerdo que saltó en la cafetería y gritó: '¡Es piedra, papel o tijera!'", dijo Lively refiriéndose a Sinervo en una entrevista.

En 1996, Sinervo y Lively publicaron un modelo matemático de la versión lagartija del juego. La forma en que las lagartijas naranjas podían vencer sistemáticamente a las azules era similar a la de una piedra que siempre vence a unas tijeras. Las lagartijas azules vencían a las amarillos como las tijeras al papel. Y, al igual que el papel derrota a la piedra, las lagartijas amarillas podían derrotar a los machos naranjas.

Para crear su modelo, los científicos supusieron que cada color estaba codificado por una variación en los genes de las lagartijas. Cuando los machos de un color tenían más éxito en el apareamiento, transmitían más copias de sus genes y hacían que el color fuera más común, hasta que el siguiente color se imponía.

Pero Sinervo y Lively no sabían realmente cómo surgían los distintos colores y comportamientos en las lagartijas. En la década de 1990, carecían de las herramientas que les permitieran responder a esa pregunta. Pero en 2012, Ammon Corl, uno de los exalumnos de Sinervo, asumió el reto de descubrir su funcionamiento interno. Tardaría 13 años en obtener algunas respuestas, que él y sus colegas han publicado ahora en el nuevo estudio.

Lively, quien no participó en el estudio, dijo que los hallazgos representan un gran avance en la comprensión de los juegos evolutivos, posible gracias a los enormes progresos en la secuenciación del ADN de las tres últimas décadas.

"En aquella época nos parecía inimaginable que se pudiera hacer algo así", dijo Lively.

Corl no podía estudiar las lagartijas de manchas laterales en su laboratorio del mismo modo que los investigadores estudian especies más familiares como las moscas de la fruta y los ratones. Por razones que los científicos aún no comprenden, las lagartijas de manchas laterales macho no desarrollan colores cuando están en cautividad.

"No se podían hacer experimentos genéticos controlados", dijo Corl, quien ahora es biólogo en la Universidad de California en Berkeley.

En su lugar, él y sus colegas tuvieron que capturar a las lagartijas en las colinas de California, observar los colores en sus gargantas y tomar una muestra de su sangre para analizarla en el laboratorio. Pero analizar el ADN de las lagartijas también planteaba enormes retos.

La forma habitual de analizar los genes de un animal consiste en aislar el ADN de las células y dividir las moléculas en pequeños fragmentos. A continuación, los investigadores hacían muchas copias de cada fragmento y leían las letras genéticas que componían cada uno. Comparando los fragmentos con una secuencia genómica completa, podían averiguar de qué parte del genoma procedía el fragmento y localizar la variación.

Pero nadie había secuenciado antes el genoma de una lagartija de manchas laterales, por lo que Corl y sus colegas no tenían forma de determinar a qué parte pertenecía cada fragmento del ADN del animal. Por ello, Corl y sus colegas tuvieron que dedicar años a reunir un genoma de lagartija de manchas laterales que sirviera de referencia para su investigación.

Una vez hecho esto, los investigadores podían buscar en el ADN de una lagartija individual una variación genética que pudiera determinar su color. Por mucho que lo intentaron, no lograban encontrar ninguna diferencia clara. Afortunadamente, en los últimos años se dispuso de métodos más precisos para secuenciar el ADN, que Corl y sus colegas utilizaron para secuenciar un segundo genoma de lagarto. Por fin, Corl y sus colegas pudieron ver hasta las más mínimas diferencias genéticas entre los animales.

"La historia cristalizó y todo encajó", dijo Corl.

Él y sus colegas descubrieron que los machos naranjas y azules diferían en un solo punto de sus genomas. La variación genética entre ellos resultó ser extraordinariamente simple.

El cuello naranja, descubrieron Corl y sus colegas, es un rasgo recesivo. En otras palabras, las lagartijas necesitan heredar dos copias de la variante naranja para desarrollar ese color. De lo contrario, se vuelven azules.

"Es una asociación casi perfecta entre el naranja y el azul", dijo Corl. "Esto realmente no podría surgir por casualidad".

Los investigadores descubrieron que los machos naranjas producen niveles más bajos de una proteína llamada SPR. Una de las funciones de esta es ayudar a fabricar pigmentos. Otra es ayudar a crear neurotransmisores en el cerebro.

"Potencialmente, este único gen podría vincular los cambios en la coloración y los cambios en el comportamiento", dijo Corl. "Es asombroso que algo así pueda funcionar".

Entonces los científicos se volvieron hacia las lagartijas amarillas. Basándose en el modelo original que construyeron Sinervo y Lively, esperaban encontrar otra variación genética que produjera el tercer color. Pero no encontraron ninguna, ni en la SPR ni en otros genes. Genéticamente hablando, las lagartijas de color amarillo son indistinguibles de las azules.

Aún no está claro cómo dos lagartijas genéticamente indistinguibles pueden acabar desarrollando colores tan distintos en sus épocas de apareamiento. Corl especula con la posibilidad de que los animales se vuelven azules solo si consiguen ganar algún territorio. "Están mostrando su insignia, diciendo: 'Eh, estoy aquí, no te metas conmigo'", sugirió Corl.

Si es así, es posible que la especie empezara con machos azules y amarillos, y que solo más tarde evolucionaran los naranjas. Su nueva mutación los hizo tan agresivos que podían ganarles a las lagartijas azules, pero estaban indefensos ante las amarillas. Los tres colores se establecieron en un ciclo estable.

Erik Svensson, biólogo evolutivo de la Universidad de Lund, quien no participó en el estudio, dijo que este ofrecía una sorprendente resolución al debate sobre las lagartijas. Cuando Sinervo y Lively argumentaron por primera vez que las lagartijas jugaban a un juego, propusieron que el juego tenía que ver con los genes. Pero otros investigadores argumentaron que las lagartijas macho adoptaban colores diferentes en respuesta a señales de su entorno.

Ahora resulta que ambas partes tenían razón. Se necesita tanto flexibilidad como herencia para jugar al juego. "Es un giro maravilloso", dijo Svensson.

Carl Zimmer cubre noticias sobre ciencia para el Times y escribe la columna Orígenes.