Biología evolutiva del desarrollo

La síntesis evolutiva moderna

El interés por la evolución del desarrollo se renovó tras la síntesis evolutiva moderna (aproximadamente de 1936 a 1947). La opinión convencional había sido que la evo-devo tuvo poca influencia en la síntesis evolutiva, pero lo siguiente sugiere lo contrario.

Gavin de Beer

En Embryos and evolution (1930), Gavin de Beer destacó la importancia de la heterocronía, y especialmente de la paedomorfosis en la evolución.

Según sus teorías, la paedomorfosis (el mantenimiento de los rasgos juveniles en la forma adulta) es importante en la evolución porque los tejidos juveniles son relativamente indiferenciados y capaces de evolucionar, mientras que los tejidos altamente especializados son menos capaces de cambiar.

También concibió la idea de la evolución clandestina, que ayudó a explicar los cambios repentinos en el registro fósil que aparentemente estaban en desacuerdo con la teoría gradualista de la evolución de Darwin.

Si una novedad evolucionara gradualmente en la forma juvenil de un animal, su desarrollo podría no aparecer en absoluto en el registro fósil, pero si la especie sufriera entonces la neotenia, en la que se alcanza la madurez sexual mientras se encuentra en una forma juvenil, entonces la característica aparecería repentinamente en el registro fósil, a pesar de haber evolucionado gradualmente.

"En una serie de libros notables que establecieron la teoría sintética de la evolución, Embryology and evolution de Gavin de Beer fue el primero y el más corto (1930; ampliado y retitulado Embryos and ancestors, 1940; 3ª ed 1958). En 116 páginas, de Beer introdujo la embriología en la ortodoxia evolutiva... durante más de cuarenta años, este libro ha dominado el pensamiento inglés sobre la relación entre la ontogenia y la filogenia". Stephen Gould ^p221

Stephen Jay Gould denominó este enfoque para explicar la evolución como adición terminal; como si cada avance evolutivo se añadiera como una nueva etapa al reducir la duración de las etapas más antiguas. La idea se basaba en las observaciones de la neotenia. Se amplió con la idea más general de la heterocronía (cambios en el tiempo de desarrollo) como mecanismo de cambio evolutivo.

La neotenia y el hombre

A menudo se ha sugerido que la especie humana es, al menos en cierta medida, un ejemplo de neotenia. Estos rasgos de los humanos adultos son diferentes de los de los grandes simios adultos, pero más parecidos a los de los simios juveniles:

Estos son algunos de los rasgos neoténicos en los seres humanos: cara aplanada, cara ensanchada, cerebro grande, cuerpo sin pelo, cara sin pelo, nariz pequeña, reducción de la cresta de la ceja, dientes pequeños, mandíbula superior pequeña (maxilar), mandíbula inferior pequeña (mandíbula), delgadez de los huesos del cráneo, extremidades proporcionalmente cortas en comparación con la longitud del torso, mayor longitud de las piernas que de los brazos, ojos más grandes y postura erguida.

Más significativo aún es el hecho de que los seres humanos sigan aprendiendo y jugando en la vida adulta, mientras que en los simios (y otros mamíferos) este tipo de comportamiento se suele manifestar sólo en los jóvenes. Esto sugiere fuertemente que nuestras actividades cerebrales son, al menos en este aspecto, más similares a las de los simios juveniles que a las de los simios adultos.

Genética y evo-devo

E.B. Lewis

El interés moderno por la evo-devo surge de la clara prueba de que el desarrollo está estrechamente controlado por sistemas genéticos especiales que implican a los genes hox.

En una serie de experimentos con la mosca de la fruta Drosophila, Edward B. Lewis logró identificar un complejo de genes cuyas proteínas se unen a las regiones reguladoras de los genes objetivo. Estos últimos activan o reprimen sistemas de procesos celulares que logran el desarrollo final del organismo.

Además, la secuencia de estos genes de control muestra una colinealidad: el orden de los loci en el cromosoma es paralelo al orden en que se expresan los loci en segmentos a lo largo del cuerpo. No sólo eso, sino que este grupo de genes de control maestro programa el desarrollo de todos los organismos superiores.

Cada uno de los genes contiene un homeobox, una secuencia de ADN notablemente conservada, que es similar en muchos animales muy diferentes. Esto sugiere que el propio complejo surgió por duplicación de genes. En su discurso del Nobel, Lewis dijo: "En última instancia, las comparaciones de los [complejos de control] en todo el reino animal deberían proporcionar una imagen de cómo han evolucionado los organismos, así como los [genes de control]".

En 2000, una sección especial de las Actas de la Academia Nacional de Ciencias (PNAS) se dedicó a la evo-devo, y un número entero de 2005 del Journal of Experimental Zoology Part B: Molecular and Developmental Evolution se dedicó a los temas clave de la evo-devo: la innovación evolutiva y la novedad morfológica.