Evolución convergente. Vidas paralelas.

Querida hija:

A finales del siglo I y comienzos del siglo II de nuestra era, el historiador y filósofo griego Plutarco escribió una de las obras más influyentes de la Literatura Clásica: Vidas paralelas, en las que contraponía las biografías de pares de personajes (romano-griego) para extraer lecciones sobre el carácter moral de los biografiados. En el Reino Animal también hay vidas paralelas: organismos que, sin estar emparentados entre sí, han alcanzado notables similitudes totales o parciales en sus organismos, adquiriendo a veces parecidos asombrosos. Hoy voy a hablarte del fenómeno que produce estas vidas paralelas: la evolución convergente.

La convergencia se da frecuentemente entre los marsupiales australianos y los placentarios

Introducción. Validez del concepto de evolución convergente.

Intuitivamente es muy sencillo comprender el fenómeno de la evolución convergente, también llamado "convergencia evolutiva". Imagina dos organismos dados, que no están emparentados entre sí. Imagina que estos organismos ocupan nichos ecológicos idénticos o muy similares: un mismo régimen de vida, un mismo ecosistema, idéntica alimentación y/o idénticos depredadores, si bien en lugares distintos del mundo. Pues bien, es fácil entender que estos dos organismos van a tener que hacer frente a idénticos problemas para sobrevivir. Y tendrán, ambos, que llegar a las mismas soluciones para afrontarlos.

Lo que va a suceder es que la selección natural va a actuar sobre nuestros dos hipotéticos organismos favoreciendo, en ambos, las mismas estructuras físicas y/o características que les permiten adaptarse mejor a su medio y, por consiguiente, sobrevivir mejor. Ambos organismos alcanzarán, pues, aspectos total o parcialmente parecidos. Decimos, pues, que han convergido evolutivamente. Estos dos organismos son considerados equivalentes ecológicos.

Izquierda: divergencia evolutiva. Derecha: convergencia evolutiva

Por ponértelo en un lenguaje más llano, es como decía aquella vieja canción de "Gato" Pérez, Pedro Navajas: "si naciste p'a martillo, del cielo te caen los clavos". O sea, si para dos organismos dados, su supervivencia depende de que puedan abrir cocos con rapidez y eficiencia, la evolución favorecerá en ambos la aparición de dientes o garras, muy similares para que puedan abrir esos cocos. O sea, "del cielo les caerán los clavos".

Bien. Una vez que has entendido el concepto, vamos a complicar un poco más las cosas como nos gusta a los naturalistas. Los especialistas suelen hablar de un fenómeno más general que la evolución convergente: la homoplasia. Esta palabra designa al fenómeno por el cual dos o más especies adquieren un carácter de forma independiente entre sí. Y la homoplasia engloba tres conceptos: la evolución convergente, la evolución paralela y la reversión, o regresión, evolutiva. Vamos a aclararte estos conceptos. El primero, la evolución convergente, ya te lo he explicado. Vamos con los otros dos.

El concepto de evolución paralela es polémico. Los especialistas suelen decir que la evolución paralela se daría entre especies que ya comparten un cierto grado de parentesco, mientras que la evolución convergente quedaría reservada para especies alejadas evolutivamente entre sí. Por ponerte un ejemplo, el ala de un insecto y el ala de un ave podrían ser producto de la convergencia evolutiva (volveremos sobre ello), mientras que las largas patas traseras saltadoras de los jerbos norteafricanos y las ratas canguro norteamericanas serían producto de una evolución paralela.

Las alas son ejemplos de estructuras análogas

En realidad, la evolución paralela se acepta cada vez menos porque, al fin y al cabo, ¿dónde ponemos el límite de parentesco a partir del cual hablamos de convergencia o de paralelismo?. Es, pues, una distinción arbitraria y sin demasiado sentido. En cuanto a la regresión evolutiva, se trata no de la adquisición independiente de un carácter, sino de su pérdida independiente. Por ejemplo, muchos animales endémicos de ambientes hipogeos (cuevas), donde no hay luz, han perdido la capacidad de ver, y los mismos ojos también, como respuesta adaptativa a un ambiente donde no es necesario ver.

Cuando dos estructuras fisiológicas adquieren el mismo aspecto o función debido a la convergencia evolutiva, se dice que son estructuras análogas. Por ejemplo, el ala de un insecto y el ala de un ave que veíamos antes. Digamos que son análogas porque sirven para lo mismo, aunque su origen sea diferente. Por el contrario, dos estructuras se denominan homólogas cuando son producto de un origen evolutivo común. El antebrazo de un humano es homólogo del ala de un murciélago porque comparten el mismo origen y estructura, aunque las funciones de uno y del otro sean diferentes.

No obstante, el avance de los modernos estudios de genética molecular tienden a puntualizar o relativizar el concepto de evolución convergente. Sólo hoy estamos empezando a comprender cómo los genes controlan la expresión, o no, de determinados caracteres fisiológicos, y de qué manera estos cambios se producen. Por ejemplo, hoy se sabe que un mismo fenotipo (expresión morfológica externa), puede evolucionar mediante cambios en genes diferentes, mientras que fenotipos similares en especies lejanamente emparentadas pueden evolucionar mediante el cambio en un mismo gen.

En otras palabras, la moderna clasificación cladística reúne a los organismos en función de si tienen, o no, un antepasado común. Si dos especies lejanamente emparentadas alcanzan una convergencia evolutiva, pero resultan estar clasificadas dentro de un mismo clado (aunque sea un clado muy grande con su antepasado común muy lejano en el pasado), el fenómeno de la convergencia evolutiva tiende a ser negado o disminuido, toda vez que se sabe que ciertos cambios en la forma vienen controlados por las mismas estructuras genéticas. O sea, que los especialistas que sostienen este punto de vista piensan que, de algún modo, estos cambios están programados y son inevitables, dentro de un mismo clado.

Peces que han desarrollado labios gruesos tipo ventosa, de forma independiente

Particularmente no estoy de acuerdo con este punto de vista. Si esta línea de pensamiento fuera correcta, todas las especies más o menos emparentadas que viven en un mismo ambiente tendrían el mismo aspecto. Y esto no está apoyado por la evidencia. Por ejemplo, en los desiertos australiano y norteamericano se dan sendos reptiles (inicialmente no emparentados entre sí) que han alcanzado por convergencia evolutiva el mismo aspecto: una coloración mimética con una serie de espinas defensivas en su cuerpo. En el desierto australiano tenemos un Agámido, el diablo cornudo Moloch horridus, y en el desierto norteamericano tenemos un Iguánido, el lagarto cornudo Phrynosoma cornutum. Pues bien, ningún otro reptil emparentado con estos dos ha alcanzado el mismo aspecto en ningún otro desierto.

Es decir, el ejemplo de estos dos lagartos nos muestra, a mi modo de ver, que la evolución convergente se da cuando existen presiones selectivas similares sobre dos o más especies dadas, no por el hecho de que haya un determinado parentesco. Agámidos e Iguánidos son familias diferentes de lagartos pero también podría pensarse que están emparentados por pertenecer ambos al Órden Escamosos. ¿Esto implica que todos los Escamosos que viven en ambientes desérticos deben tener todos el mismo aspecto?. Me parece absurdo.

Bien. Ha llegado el momento de darte algunos jugosos ejemplos de convergencia evolutiva. Hay muchísimos ejemplos para escoger. A ver qué te parecen los que yo he seleccionado para ti.

Ejemplos de estructuras convergentes

El ala y el vuelo

El ejemplo más claro y clásico de evolución convergente es el ala. El vuelo ha sido desarrollado de forma independiente por varios tipos de organismos: primero los insectos hace 330 millones de años, después los pterosaurios (reptiles) hace 225 m. a.,  las Aves hace 150 m.a., y los murciélagos (Mamíferos) hace entre 50 y 60 m.a.

Y, como ya te expliqué cuando te hablé sobre el vuelo de las Aves, para volar se necesita el ala para el vuelo batido. Si te fijas en la comparativa entre el ala de un pterosaurio, de un murciélago y de un ave, podrás darte cuenta de la similitud: dentro de un plan general (el ala en vertebrados se desarrolla en el brazo de estos animales), cada grupo ha aportado una solución original. En los pterosaurios y en los murciélagos, el ala es membranosa y está sostenida por las falanges de los dedos (todas en el caso de los murciélagos y sólo el dedo meñique en los pterosaurios. Por su parte, las Aves desarrollaron las plumas a partir de las escamas reptilianas.

Convergencia en alas

Algunos animales que viven en entornos boscosos han desarrollado independientemente el planeo. En efecto, es ventajoso poder desplazarse de árbol en árbol realizando planeos, y, así, las ardillas voladoras (45 especies)  en el Holártico y los petauros (marsupiales de Australia y Nueva Guinea) han desarrollado pliegues laterales entre brazos y piernas que les permiten planear. Otras criaturas como las ranas voladoras o los dragones voladores han desarrollado membranas extensibles: en el caso de las ranas, entre los dedos de manos y pies, y en el dragón, en la zona de las costillas.

El dedo del aye-aye

El aye-aye (Daubentonia madagascariensis) es un Primate emparentado con los lémures exclusivo de las selvas tropicales de Madagascar, donde es exclusivamente arborícola. Se alimenta de larvas que viven bajo la corteza de los árboles y también de algunas clases de frutos. Para ambos tipos de alimentación, el aye-aye cuenta con dos herramientas muy especializadas. En primer lugar, cuenta con unos dientes muy parecidos a las ardillas o a las ratas, con los que roe la corteza de los frutos y levanta la corteza de los árboles. Se ha estudiado la posible convergencia evolutiva de esta dentición con la de las ardillas, y se ha encontrado estadísticamente signiticativa en la dentición y también en la forma de la mandíbula. Tanto las ardillas como el aye-aye han convergido en la necesidad de presentar una mordedura fuerte con una dentición que haga palanca.

Aye aye mostrando su dedo medio

Pero lo más distintivo del aye-aye es el dedo medio de la mano: larguísimo y finísimo, mucho más que los demás dedos, y terminado en una fuerte uña. El primate usa este dedo como si fuera un cubierto para obtener su comida: cuando abre un fruto, usa el dedo como una cuchara para llevarse la pulpa a la boca, y cuando se alimenta de larvas, una vez ha levantado la corteza del árbol donde se encuentra la larva, usa el dedo para capturarla usando la garra. Pues bien, este dedo tan especializado ha sido también "copiado" por otra especie: el petauro de dedos largos Dactylopsila palpator. Este marsupial, endémico de las selvas situadas en las Tierras Altas de Nueva Guinea, ha desarrollado un dedo similar para usarlo de idéntica manera.

Dedo de Dactilopsylia

Navegar en las arenas

De entre los hábitats que aparecen en los desiertos, las arenas son tal vez de los más difíciles. La arena presenta poca resistencia al movimiento, al tratarse de un material suelto. También alcanza elevadas temperaturas en pleno día, y ofrece pocas posibilidades de alimentación y refugio. Por todo ello, la selección natural ha favorecido en los lagartos aquellas formas que permiten un rápido movimiento en las arenas. Por un lado, "buceando" en ellas. Muchos lagartos se "sumergen" en las arenas y han desarrollado formas fusiformes y falanges amplias para que puedan funcionar como "remos" con los que impulsarse en la arena, como por ejemplo el lagarto de hocico de pala (Meroles anchietae), Lacértido de los desiertos del Sudoeste africano, que ha desarrollado un hocico fusiforme y unos pies de largos dedos.

Meroles anchietae

Pues bien, estos mismos pies han sido desarrollados independientemente por el Iguánido lagarto de Mojave Uma scoparia, en el Desierto de Mojave (EEUU). Un tercer reptil que vive en ambientes desérticos ha encontrado una solución alternativa al problema del desplazamiento sobre la arena: el geco de arena del Namib (Sudoeste africano) Pachydactylus rangei, ha desarrollado manos y pies palmeados: funcionan como verdaderos remos para impulsarse con garantías sobre la arena. Una vez más ves el fundamento de la evolución convergente: estos lagartos (no emparentados entre sí) han encontrado soluciones similares para un mismo problema que les afecta por igual, cómo desplazarse de forma eficiente sobre la arena.

Uma scoparia

Ejemplos de planes de organización convergentes

La convergencia evolutiva no sólo funciona en estructuras corporales determinadas como has visto en el epígrafe anterior. Hay especies que convergen en todo el plan corporal, prácticamente "copiando" la forma corporal entera. Un ejemplo muy significativo lo proporcionan los vertebrados que "regresaron" a la vida acuática, como los Ictiosaurios y Mosasaurios, que son ramas independientes de Reptiles hoy extinguidos, y los posteriores Cetáceos.

La vida en el medio acuático impone condicionantes idénticos a estos Vertebrados y también a los Peces, que ya vivían allí. Por tanto, ictiosaurios, mosasaurios y cetáceos convergieron con los peces en alcanzar una forma corporal fusiforme, para maximizar la eficacia del desplazamiento subacuático, en la transformación de las extremidades en aletas, y en la aparición de aletas dorsal y caudal para llegar a la máxima maniobrabilidad y navegabilidad en el medio acuático.

Convergencia ictiosaurios - delfines

Por su parte, ciertas especies de vida subterránea y hábitos cavadores han alcanzado también convergencias evolutivas en todo el plan corporal. Fíjate en ellas. Por un lado tenemos al Pichiciego (Chlamyphorus truncatus), un Cingulado sudamercano, en segundo lugar al topo europeo (Talpa europaea), un Soricomorfo eurasiático, en tercer lugar al topo marsupial (Notoryctes typhlops), un marsupial notorictemorfo australiano, y finalmente a los topos dorados, integrados por varios géneros y especies de Afrosorícidos de África austral.

1. Pichiciego

2. Topo europeo

3. Topo marsupial

4. Topo dorado

Como has podido ver en las fotos, estos cuatro mamíferos de linajes diferentes han convergido en las mismas características: cuerpo rechoncho, reducción o desaparición de los ojos, y la modificación de las manos en forma de "palas" de fuertes garras para excavar sus galerías subterráneas.

Consideraciones finales. No es convergencia todo lo que reluce.

Para terminar, debo hacerte una advertencia. Delgada línea es la que separa la convergencia evolutiva de otros tipos de relaciones morfológicas entre especies, y los especialistas investigan a fondo antes de decidir si estamos ante un fenómeno de convergencia o no. Antes de la aparición de los estudios moleculares, las clasificaciones taxonómicas descansaban únicamente en estudios morfológicos. Pues bien, muchas especies que eran clasificadas en los mismos grupos, en realidad no tenían antepasados comunes, pues los fenómenos de convergencia habían confundido a los taxónomos. Por ejemplo, y siguiendo el ejemplo de los topos que antes te ponía, antiguamente se clasificaba a topos europeos y topos dorados dentro del mismo Órden, el Insectivora. Pero los modernos estudios moleculares han determinado que son especies pertenecientes a linajes diferentes, y que han convergido evolutivamente.

En el caso de las grandes aves corredoras, como el avestruz, el emú o el ñandú, que explotan nichos ecológicos similares en tres continentes distintos, al principio los especialistas pensaban que eran aves que habían convergido debido a un mismo estilo de vida. Los estudios moleculares han establecido sin ningún género de duda que se trata de aves que descienden de un antepasado común, que probablemente ya había perdido la capacidad de volar.

Mimetismo mulleriano: derecha, serpiente coral, izquierda falsa coral

Y termino con el mimetismo mulleriano. Fíjate bien. A veces nos encontramos ciertas especies animales que son inofensivas, que han adoptado un aspecto muy similar al de otras especies parecidas, pero que son venenosas o tóxicas. No debes confundir este tipo de mimetismo con un fenómeno de convergencia. En este caso, el mimetismo mulleriano se origina debido a que los depredadores de estos animales, al encontrar algunos con un aspecto similar (por azar) al de especies peligrosas, los evitaban haciendo que se propagase su genoma a la siguiente generación. Así, la selección natural las ha ido preservando y "esculpiendo" un aspecto cada vez más parecido al de su "modelo".