Un arquero acuático y las preguntas de la vida

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Manuel Ochoa Sánchez

 

La evolución es una parte del conocimiento biológico que parece no entenderse sin historia, filosofía y ciencia en conjunto; es, a la vez, un eje interpretativo para otras ramas de la ciencia biológica y una disciplina en sí misma. Ésta es una ciencia histórica porque esboza una reconstrucción del pasado y traza los pasajes por donde las especies se han ubicado en el tiempo; pero no sólo eso, también plantea diversas formas de entender las dinámicas en las que ese proceso de cambio ocurre, pudo haber ocurrido e incluso puede llegar a ocurrir, mediante cierto poder predictivo. Es además una disciplina con impacto filosófico, ya que la noción de la evolución biológica significó un cambio de rumbo en la cultura y nuestro entendimiento del mundo y posicionamiento frente a él, mismo que la filosofía se encarga de abordar mediante nuevas preguntas y la reformulación o replanteamiento de las existentes, al margen de las respuestas que se puedan obtener de ello. Finalmente, corresponde también al estudio científico de cómo la vida cambia en función de determinadas situaciones azarosas y no azarosas.

Otras ramas de la biología, especialmente las funcionales, se dedican a responder cuáles son y cómo operan los mecanismos que tienen los organismos y que les permiten hacer lo que hacen. Por ejemplo, desde la biología funcional podríamos explicar la ruta metabólica mediante la cual una célula puede convertir la glucosa en otras moléculas y a partir de ellas le es posible generar energía bioquímica, o describir cómo es que las aves vuelan a partir de la estructura y anatomía de sus cuerpos. Vista a la luz de la evolución, en cambio, la biología puede responder preguntas sobre por qué ocurre lo que ocurre con la vida; es decir, qué procesos han intervenido para que surjan mecanismos o características tal como las vemos. Cuando la pregunta que hacemos es un por qué, nos enfrentamos a la necesidad de echar mano de recursos históricos que nos permitan reconstruir las razones y circunstancias que derivaron en aquello que elegimos analizar. De esta forma, un mismo hecho de la naturaleza puede ser analizado a partir de distintos lentes; según la pregunta que se formula se elige en biología el enfoque que se dará a la respuesta.

Como se mencionó anteriormente, la biología evolutiva lidia con el por qué, pero, ¿es posible dejar de tomar en cuenta una interpretación evolutiva aún cuando lo que se busca es responder el cómo? Aunque la historia de la ciencia nos dice que sí, vista a la luz de la evolución la biología afina de forma notable y a veces con gran sorpresa[1] su entendimiento sobre los procesos que estudia y abre las posibilidades de análisis a nuevas preguntas en muchas direcciones. En un famoso ensayo [2], Niko Tinbergen le dio, quizás sin asumirlo así, un giro filosófico al estudio de la conducta que impactó de forma más general en la biología. Propuso una suerte de síntesis y clasificación de las preguntas necesarias que tendríamos que hacer si queremos comprender a cualquier organismo vivo. Tinbergen organizó nuestra manera de plantear preguntas biológicas en grandes rubros de análisis, enmarcados en cuatro preguntas generales: 1) ¿Cómo son los mecanismos a partir de los cuales los organismos hacen lo que hacen? 2) ¿Algún efecto del mecanismo observado contribuye a la sobrevivencia y reproducción de los organismos? 3) ¿Cómo se desarrolla el mecanismo observado a lo largo de la vida del organismo?  4) ¿Cómo ha evolucionado el mecanismo a través de la historia evolutiva de la especie?

Aunque parezcan un montón de preguntas formuladas sin cohesión alguna sobre los organismos vivos, en su planteamiento se esquematizan los ámbitos posibles para enfrentar el análisis de los hechos biológicos. Es decir, prácticamente cualquier pregunta que podamos formular sobre un sistema biológico se localizaría dentro de alguna de esas grandes preguntas, que se refieren concretamente a: la función de un rasgo (para qué es útil), su valor adaptativo (la relevancia de cierta característica en la supervivencia y reproducción), la ontogenia (biología del desarrollo) y la evolución. En otras palabras, según Tinbergen es posible comprender a plenitud un sistema biológico en la medida que intentemos responder las preguntas asociadas con esos cuatro caminos de análisis. Evidentemente, no es la tarea de cada biólogo estudiar a profundidad las cuatro ramas de investigación que propone Tinbergen cada que se aproxima al estudio de un sistema biológico; de hecho, cada una correspondería a una rama particular de la biología. Aunque difícilmente se analizan los rasgos de los organismos a la luz de las cuatro preguntas de Tinbergen, es posible notar su relevancia a partir de realizar este ejercicio con ejemplos concretos.

El pez arquero (Toxotes jaculatrix) es una especie tropical distribuida en las regiones asiáticas del Pacífico y Oceanía que pareciera no tener particularidad alguna, pues no es precisamente de colores llamativos y por su forma cualquiera lo calificaría como un animal poco interesante. Sin embargo, si alguien pudiera permanecer tiempo suficiente sobre esos manglares y estuarios tropicales, notaría la característica por la cual el pez arquero merece ser mencionado. Lo interesante es su forma de alimentación, para la que escupe un chorro de agua al exterior y golpea a los insectos que, al caer al agua, puede cazar. Esto se dice fácil, pero intenten imaginarse dentro de una alberca sumergidos y, sin sacar la cabeza sino únicamente los labios, identificar la posición de su presa y calcular la fuerza con la cual escupir el chorro de agua, hacerlo y acertar. ¿Cómo entender algo como esto? Seguramente vienen a la mente una cantidad enorme de preguntas, mismas que podemos abordar a partir de la secuencia que propone Tinbergen.

Imagen 1. Pez arquero cazando. Fotografía: Ingo Rischawy

Imagen 1. Pez arquero cazando. Fotografía: Ingo Rischawy

Hay muchas maneras de abordar las preguntas que nos permitirían entender al pez arquero, unas más complejas de explicar que otras. ¿Para qué le sirve «disparar» ese chorro de agua? La función –primer gran eje de análisis– aquí resulta evidente: el pez arquero lanza un chorro de agua como parte de una conducta de alimentación. El cómo que termina de responder esta pregunta se explica con la anatomía del pez, que nos permitiría saber que la cantidad y fuerza del agua que sale de su boca depende de la mandíbula que la regula, para lo cual cierra sus branquias e impulsa el lanzamiento. Lo anterior, aunado a una visión que logre minimizar el efecto de la refracción de la luz sobre el agua y le permita tener la noción de la ubicación de la presa, hace que funcione el mecanismo por el cual el pez arquero caza.

¿Cómo contribuye esta característica de depredación para su supervivencia? Una pregunta así se asocia con el valor de dicho carácter como rasgo adaptativo. Es importante recalcar que no todas las características de los organismos son adaptativas ni constituyen una adaptación; para detallar esta idea haría falta otro artículo, pero por el momento avancemos dejando pendiente el desarrollo de esa idea. Aquí la precisión del chorro juega un papel central: el lanzamiento tiene que ser suficientemente fuerte para, primero, alcanzar en distancia su objetivo; y segundo, necesita ocurrir con una precisión tal que el ángulo de lanzamiento corrija la distorsión que implica observar desde el agua al exterior. En las poblaciones, aquellos individuos cuyos lanzamientos han sido más precisos en esos dos sentidos, tienen mayor probabilidad de sobrevivir y reproducirse. O eso se supone, habría que poner esto a prueba para notar si en efecto la capacidad de operar este mecanismo de disparo de agua, tiene tanta relevancia en la sobrevivencia y reproducción.

¿Cómo cambia o se inserta, a lo largo de sus etapas de desarrollo, la utilidad de esta característica? A partir de estudiar la biología del desarrollo del pez arquero, como se plantea desde esta pregunta, se ha observado que en realidad este animal es un cazador oportunista (Goutham-Bharathi et al., 2013) , y no solo se alimenta de los insectos que logra cazar mediante este mecanismo. Esto muestra que en ciertos casos hay preguntas que pueden arrojar más información que otras sobre el análisis de la naturaleza, sobre todo porque abren otras puertas de análisis. En este sentido, una pregunta que surge a partir de esto podría ser: ¿qué circunstancias han provocado que en las poblaciones del pez arquero, su método de cacería no sea la única forma de alimentación? Esta última pregunta nos lleva hacia el cuarto rubro que se propone: el evolutivo.

Al detallar el carácter evolutivo de las preguntas científicas que se formulan sobre los organismos, Tinbergen se refería a cómo la selección natural había operado sobre las poblaciones de forma que se establecieran las bases genéticas de las características en cuestión (Bateson y Laland, 2013). En la etología, área de estudio de Tinbergen, resulta particularmente útil este enfoque histórico para entender los procesos si se busca comprender no sólo cómo se explican las características sino cómo pudo haber sido su trayectoria evolutiva. Para seguir con el ejemplo del pez arquero, podríamos preguntarnos, ¿en qué momento de la historia surgió esta característica y qué factores influyeron en su modificación? Además, sería interesante analizar el parentesco de este pez con sus parientes filogenéticos a la luz de esta adaptación. En términos generales, como veremos, la noción evolutiva del análisis de la naturaleza tiene dos vertientes: puede representar un objetivo en sí mismo, como en este caso, o bien, ser el eje para abordar otras preguntas que inicialmente podrían prescindir de lo evolutivo, si es que eso resulta útil. A diferencia de las preguntas adaptativas, que se ocupan de los procesos evolutivos que suceden en determinado momento en las poblaciones, las preguntas evolutivas se asocian con la trayectoria histórica que ha llevado a los organismos a su conformación actual como tales (Griffiths, 2009).

En general, el enfoque evolutivo está presente en las cuatro grandes preguntas que establece Tinbergen, aunque parezca que sólo ocupa a una (la última planteada en este escrito). El gran aporte de esta organización de ideas al hacer preguntas, radica precisamente en que tras su planteamiento pareciera existir una intención de conformar una actividad científica más integrada para la biología. Si no podemos describir el funcionamiento de un organismo sin entender por qué y cómo ha evolucionado, corremos el riesgo de ver estancados (o bastante limitados, al menos) nuestros esfuerzos en dicha comprensión. Sin embargo, aunque puede serlo, no toda mirada a la historia evolutiva de los organismos nos permite un conocimiento completo de los sistemas biológicos. La historia es un componente importante de la noción evolutiva, pero para entender los fenómenos biológicos también resulta fundamental analizar cómo es que la evolución moldea las características de los organismos y cómo es que podría tener implicaciones en éstos sobre sus trayectorias evolutivas futuras[5]; es decir, abordar la evolución viéndola hacia delante, y no como un eje de análisis que parece ser más forense que otra cosa (sin demeritar su utilidad explicativa).

En cualquier caso, la breve reseña del pez arquero presentada aquí es sólo un ejemplo que permite ilustrar dos cosas; primero, la importancia que tiene hacer preguntas en ciencia y saber qué tipo de respuestas obtendríamos al plantear cada una; en segundo lugar, que la visión evolutiva abre de forma notable las posibilidades tanto de interpretación como de formulación de preguntas sobre los fenómenos y procesos biológicos que elegimos como objeto de análisis. La relevancia de muchas preguntas no radica únicamente en lo concreto que se obtendría al responderlas, sino en el planteamiento mismo y en la manera de cómo, al formularlas, nos acercamos a una forma específica de entender aquello que cuestionamos.

Referencias

M.P. Goutham-Bharathi, R. Mohanraju, P. Krishnan, C.R. Sreeraj y K.D. Simon. «Stomach  Contents  of  Banded  Archerfish, Toxotes  jaculatrix (Pallas   1767) (Toxotidae) from brackish waters   of South Andaman, India», Asian Fisheries Science, no. 26, 2013, pp. 243-250.

Patrick Bateson y Kevin Laland, «Tinbergen’s four questions: an appreciation and an update». Trends in Ecology and Evolution, no. 28, 2013, pp. 712–718.

Paul Griffiths, «In What Sense Does ‘Nothing Make Sense Except in the Light of Evolution’?» Acta Biotheoretica, no. 57, 2009, pp. 11-32.

 

Notas

 

[1] El kakapo (Strigops habroptilus) es un ave nocturna enorme endémica de Nueva Zelanda cuyas poblaciones padecieron los esfuerzos de conservación realizados en ese país. Naturalmente, los kakapos tienen poblaciones estructuradas de forma que la proporción de machos que hay es mayor que la de hembras. Esta disparidad en la producción de machos y hembras es dependiente de los recursos: cuando existen pocos, se incrementa la cantidad de hembras en la población y viceversa. Los esfuerzos de conservación de esta ave representaron un incremento en la cantidad de recursos para las poblaciones protegidas; sin embargo, el mecanismo evolutivo de asignación sexual no se conocía. Apenas en 2001, se sugirió que el problema del mantenimiento de las poblaciones se debía, paradójicamente, a la abundancia de los recursos, que promovía una mayor producción de machos y el decremento poblacional como consecuencia de la falta de hembras. Este es un ejemplo de cómo el conocimiento de la evolución y la respuesta de preguntas de este tipo permiten conocer mucho sobre la biología de las especies, y por supuesto impacta en áreas como la conservación.

[2] Niko Tinbergen le dedicó su conocido On the Aims and Methods of Ethology de 1963 al etólogo Konrad Lorenz por su cumpleaños. En este texto reconocía que los biólogos dedicados al comportamiento se enfocan en diferentes tipos de problema.

 

 

 

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Manuel Ochoa Sánchez (Ciudad de México, 1988) es maestro en Ciencias Biológicas por la UNAM orientado a la ecología evolutiva. Es un explorador de la filosofía de la ciencia y la evolución de las interacciones bióticas con especial interés en los temas de educación, lenguaje y comunicación científica. Poeta de clóset.

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