La increíble convergencia evolutiva: ¿por qué animales de diferentes linajes evolucionaron de manera similar?

Tal y como establece la teoría de síntesis evolutiva, las variaciones que suceden en las poblaciones de seres vivos se ven sujetas a una presión selectiva, que determina si esas variaciones se fijan como adaptaciones o se descartan. Cuando, con el tiempo, las adaptaciones se acumulan, se producen cambios significativos en las especies y grupos de seres vivos, que adquieren nuevos rasgos. Ese es, en definitiva, el origen de las diferencias entre los distintos grupos de seres vivos.

Pero en ocasiones sucede que grupos de seres vivos de origen y ancestros diferentes, adquieren rasgos similares, de manera independiente. La evolución aporta soluciones semejantes a un mismo problema, en organismos distintos. Este proceso se denomina ‘convergencia evolutiva’, y ha dado lugar a situaciones realmente curiosas.

Algunos ejemplos de convergencias evolutivas

Hoy, todos tenemos claro que los delfines y las ballenas son mamíferos. Sin embargo, es inevitable encontrar más similitudes entre los cetáceos y algunos peces, que con otros mamíferos. Cuando se observa el registro fósil, se encuentran animales como los ictiosaurios, cuya semejanza con los peces es tal que incluso recibieron su nombre, del griego ιχθυς, ichthys , 'pez' y σαυρος, sauros, 'lagarto'.

Peces como el atún o el pez vela comparten con los delfines e ictiosaurios ciertos rasgos, adaptaciones que les permiten desarrollar toda su vida en el mar. Grandes aletas pectorales, una aleta caudal para impulsarse, y una aleta dorsal que estabiliza el nado, se unen a una forma corporal fusiforme, hidrodinámica, y cabeza afilada. Sin embargo, son animales con orígenes muy distintos. Los parientes evolutivos más próximos de los delfines y otros cetáceos son los hipopótamos y los rumiantes; y los ictiosaurios son reptiles, más cercanamente emparentados con lagartos, cocodrilos o aves que con cualquier grupo de peces.

Este fenómeno, lejos de ser excepcional, suele ser habitual. Otro caso bien conocido es el de las alas. Uno de los rasgos que caracterizan a las aves es que sus extremidades anteriores han evolucionado en forma de alas, una adaptación que, junto a otras modificaciones de su sistema esquelético, muscular y respiratorio, permite a la mayoría de sus especies alzar el vuelo.

Es una capacidad que también tienen los murciélagos, un grupo de mamíferos más emparentados con las cebras o los tigres, que con las aves. Es cierto que, en este caso, aunque las alas de unos y otros están formadas por la extremidad anterior, su forma es completamente distinta; la superficie del ala en el ave está formada por plumas, mientras que en el murciélago es una membrana de piel que se extiende entre los dedos. Pero hay, al menos, dos grupos de animales prehistóricos que, sin relación directa con los murciélagos —y sin ni siquiera coincidir en el tiempo—, tienen el mismo tipo de ala.

Los pterosaurios surgieron en el triásico y se extinguieron en el cretácico. No son dinosaurios, aunque están emparentados con ellos. Y tenían, como los murciélagos, las alas formadas por una membrana que se extendía entre el cuerpo y los dedos de las extremidades anteriores. Otro grupo, también independiente, con el mismo tipo de ala fue el de los escansoriopterígidos, un pequeño grupo de dinosaurios, cercanamente emparentados con las aves, y representados por el extrañísimo Yi qi, el dinosaurio con el nombre científico más corto.

Aunque quizá el caso más extraordinario de convergencia evolutiva lo encontremos en los ojos. Es bien sabido que el ojo de los vertebrados tiene un único origen evolutivo; todos los vertebrados descendemos de un ancestro común que existió en el período Cámbrico, hace unos 500 millones de años. Nuestros ojos tienen ese origen.

Pero los vertebrados no somos los únicos animales con ojos. Insectos, arácnidos, miriápodos, crustáceos, tunicados, platelmintos, anélidos y moluscos tienen ojos e incluso algunos grupos de algas unicelulares, como las euglenófitas, disponen de una mancha pigmentaria que cumple con la función de un ojo muy simplificado.

La evolución del ojo ha sucedido múltiples veces de manera independiente en muchos grupos de seres vivos, sin relación entre ellos. Y el caso más fascinante es, probablemente, el de los cefalópodos y su similitud con el ojo de los vertebrados. El ojo de los pulpos y calamares se forma a partir de la epidermis del embrión, a diferencia del caso de los vertebrados, cuyo origen de desarrollo embrionario se encuentra en el tejido nervioso. Además, los cefalópodos no tienen punto ciego. Al margen de esto, su estructura es sorprendentemente similar: ambos disponen de retina, humor vítreo, cristalino y esclerótica. El nervio óptico de los cefalópodos es muy corto, ya que la información del ojo desemboca directamente en un ganglio cerebroide.

¿Cómo pueden surgir los mismos órganos en grupos tan distintos?

La evolución no es omnipotente. No es una entidad imaginativa que busque deliberadamente soluciones creativas ante un determinado problema. El proceso evolutivo carece de intencionalidad, y presenta limitaciones dadas por la biomecánica y por la filogenia.

La limitación filogenética nos indica que un organismo que pertenezca a un linaje determinado, como un mamífero, no puede desarrollar órganos específicos de otro linaje distinto, como plumas. La única forma de saltarse esta norma es que haya una transferencia horizontal masiva de genes, que además esos genes se integren con éxito en el acervo genético de la población receptora, y sean favorablemente seleccionados. Algo muy poco probable.

Sin embargo, lo que sí puede suceder es que alguna estructura preexistente sufra modificaciones que terminen por asemejarse a las estructuras de otro grupo. A este proceso, en biología, se denomina analogía. Empleando el ejemplo de las alas, pterosaurios, dinosaurios y mamíferos parten de un patrón común, una pata delantera compuesta por un húmero, un antebrazo formado por cúbito y radio, carpos, metacarpos y falanges.

Cada uno de estos grupos, de forma independiente, pueden verse sometidos a una misma presión selectiva; y dado que existe una limitación filogenética que no les permite desarrollar estructuras propias de otros grupos —no van a tener alas de insecto—, y una limitación biomecánica que les impide desarrollar estructuras imposibles, no debe sorprender que la evolución termine por encontrar una misma solución a un mismo problema. Incluso aunque este problema se presente en linajes distintos, con una historia evolutiva diferente.

Referencias: