Por Stephen Hart

Los científicos han estudiado la historia de la vida de los animales, parte de un campo denominado Biología del Desarrollo, durante décadas. Otros científicos han estudiado como la vida surgió y evolucionó en la Tierra. Por primera vez desde el principio de este siglo, los dos campos se han unido en una nueva disciplina llamada “Evo Devo”, una abreviatura de “Biología del Desarrollo Evolucionario”, en inglés “Evolutionary Developmental Biology”.

En “Alien” la obra maestra de 1979 de Ridley Scott con su monstruo viscoso, la forma de vida extraterrestre descubierta por Sigourney Weaver y su tripulación pasa por dos fases asombrosamente diferentes después de eclosionar. ¿Es un cambio así en la vida de un animal una mera licencia de la Ciencia Ficción? En realidad no. De hecho, muchos terrícolas pasan pasan por similares cambios drásticos de forma. Piense, por ejemplo, en la oruga y la mariposa, o en el renacuajo y la rana adulta.|

Rudolf A. Raff, profesor de biología en la Universidad de Indiana y uno de los científicos punteros en “Evo Devo”, dice que el matrimonio de los dos campos, junto con la reciente explosión de la genética, podría decirnos algo acerca de a qué se podría parecer un auténtico alienígena.

“¿Hay algo que podamos aprender que permitiese hacer predicciones acerca de la vida en cualquier otro lugar? Yo creo que lo hay, incluso si el sistema genético no es el mismo. Habrá reglas de las que sospechamos que se van a aplicar a la vida en muchos lugares. Algunas de ellas son fundamentalmente químicas. Pero en el otro extremo, se puede sospechar que la mayor parte de las características de la historia de la vida van a ser las mismas. Yo creo que puede haber lecciones que podemos aprender que no están ligadas a la Tierra en ningún sentido”.

Estas lecciones están dibujadas a trazo grueso, advierte Bruce Runnegar, un profesor de paleontología y el principal investigador por la Universidad de California de Los Ángeles en el Equipo Líder del Instituto de Astrobiología de la NASA.

“Yo no creo que averigüemos a qué se parece la vida”, dice. “No creo que se pueda decir que nosotros tendremos algo que tendrá cuatro patas o piel con pelo.” En vez de eso, dice Runnegar, el estudio de la vida en la Tierra establecerá algunas bases de como la vida puede haber evolucionado en otro planeta, aunque serán poco específicas.

Raff está de acuerdo. Hay que entender que la evolución y la biología del desarrollo no nos dirán qué proteje a la piel de un alien (los organismos terrestres utilizan mucosidad, escamas, plumas y pelo) o cuántas patas puede tener una forma de vida extraterrestre. Hay demasiados accidentes en la evolución en la Tierra. Por ejemplo, los mamíferos terrestres andan sobre cuatro miembros no porque sea la forma perfecta de apoyar el cuerpo, sino porque heredaron cuatro miembros de sus ancestros de cuatro aletas, los peces de aletas carnosas o peces pulmonados.

Pero cuanto mejor entendamos las interacciones entre desarrollo y evolución – cómo el desarrollo evoluciona y cómo constriñe a la evolución – arguye Raff, más capaces seremos de saber qué buscar cuando buscamos signos de vida fuera de nuestra biosfera. “Creo que hay una enorme riqueza de consideraciones respecto a lo que uno esperaría que se pareciese un alien, que empezamos a darnos cuenta por medio de estos tipos de estudios sobre evolución y desarrollo.”

Raff estudia los erizos de mar, organismos que pasan por un cambio de formas tan drástico como el monstruo de “Alien”, si bien es cierto que mucho menos terrorífico. Los erizos de mar nacen de huevos en forma de microscópicas larvas flotadoras. Estas criaturas delicadas y con aspecto elegante tienen dos mitades simétricas especulares (una mitad es igual a su imagen en el espejo, se denomina simetría bilateral), como los escarabajos, los pájaros y los murciélagos. Flotan durante semanas cerca de la superficie oceánica filtrando organismos aún más pequeños en sus bocas.

Entonces ocurre el cambio. Un pequeño paquete de células en el organismo comienza a crecer. Todas las demás células mueren y el pequeño paquete se fija en el fondo oceánico para crecer en algo que parece una bola deforme calcificada de varios centímetros de diámetro. En vez de dos imágenes especulares (simetría bilateral), el erizo adulto está organizado más como cinco rodajas iguales (simetría pentarradial), una versión casi esférica de su prima la estrella de mar. Los erizos adultos reptan lentamente por el fondo oceánico usando una estructura de cinco dientes para raspar la comida pegada a las rocas (llamada linteran de Aristóteles).

Así que tenemos un organismo que nace de un huevo siendo una larva de simetría bilateral y se convierte en un adulto pentarradial. “Tanto los estudios moleculares como los morfológicos (de la forma del cuerpo) demuestran claramente que sus ancestros eran bilaterales,” dice Raff. “Esta es una gran transformación del plano corporal. Así que la verdadera cuestión es: ¿Cómo sucedió?”

Una forma de iniciar el ataque a esta cuestión evolucionaria es estudiar erizos con diferentes larvas. Raff ha estudiado dos erizos australianos muy relacionados. Una especie tiene una larva normal, la cual pasa seis semanas flotando y luego se dispersa por una amplia zona.

El segundo erizo se desarrolla por medio de una larva mucho más grande, con una masa 100 veces mayor que la anterior. Contiene todo el alimento que necesita para desarrollarse en un adulto juvenil sin necesidad de alimentarse. Ni siquiera tiene un sistema digestivo completo. Carece también de los largos brazos que ayudan a la larva típica de erizo a permanecer en el agua. Y se desarrolla a adulto en sólo cuatro días.

El erizo de desarrollo rápido adelanta a su primo porque puede empezar a alimentarse en el fondo mucho más pronto. Pero se dispersa mucho menos. “Tener a una larva que se alimenta en el agua durante semanas ayuda a una especie a dispersarse en una superficie mucho más amplia. Si tú te desarrollas directamente y lo haces rápido, entonces te quedas en casa,” dice Raff.

Y quedarse en casa tiene su coste. Imagine que las condiciones cambian en una zona determinada del ambiente del erizo. La especie más ampliamente distribuida tiene muchas poblaciones en varios sitios. “Pero si es un organismo de desarrollo directo con un estrecho ángulo de dispersión,” dice Raff, “y se llega a extinguir en esa localidad, bien, eso es todo. Juego terminado.” Los paleontólogos han encontrado evidencias fósiles de que los que se desarrollan directamente se enfrentan a un riesgo de extinción más alto, añade Raff.

En una publicación reciente, Raff y sus colegas informaron de los resultados de los experimentos en los cuales cruzaron estas dos especies de erizos. (Cuando los erizos se reproducen, simplemente liberan esperma y óvulos en el agua. Esto hace que sea fácil mezclar experimentalmente esperma y óvulos de dos especies diferentes).

Uno de esos cruces condujo a la muerte del huevo fertilizado. Pero el cruce opuesto produjo huevos fertilizados que dan lugar a larvas completas. La sorpresa fue que estas larvas híbridas se parecían más a larvas de estrellas que a larvas de erizo.

El cruzamiento de las larvas de erizo le dice a Raff algo acerca de los cambios que dieron lugar a la rama evolutiva de las larvas de erizo desde las larvas ancestrales del tipo de las estrellas y también a los cambios que llevaron a la rama secundaria de estas dos diferentes larvas de erizo.

El entendimiento de este tipo de cuestiones acerca de la historia de la vida en la Tierra – basadas en la “Evo Devo” y en la nueva genética – es importante para nuestra búsqueda de la vida en otros planetas, dice Runnegar.

“Creo que todos están de acuerdo que es un desarrollo muy excitante, porque por primera vez estamos de hecho empezando a entender mecanicistamente qué sigue en el desarrollo en vez de por alusión o alegoría, como fue en el pasado. Estamos en realidad empezando a conocer qué genes están implicados y cómo trabajan e interactúan con otros genes.”

¿Que viene a continuación?

El experimento de cruzamiento de erizos de Raff permitirá a su laboratorio seguir exactamente esta trayectoria, hacia un entendimiento de qué genes dirigen las sendas del desarrollo en las larvas de las dos especies de erizo, dice.

Raff ya ha iniciado la misión. Comparando los genomas de las dos especies y de la larva híbrida, Raff y sus colegas esperan localizar los genes o grupos de genes específicos que controlan el desarrollo de tales larvas.