Los organismos tienen una gran capacidad para detectar las condiciones ambientales que les rodean y para modificar su aspecto, comportamiento o fisiología conforme a esas condiciones. Esta capacidad de alterar los rasgos (el fenotipo) en función del ambiente la conocemos como plasticidad fenotípica y es una característica casi universal de los organismos biológicos.
A menudo esos cambios fenotípicos contribuyen a mejorar la probabilidad de supervivencia y de reproducirse de los organismos porque aumenta su adecuación al medio, por lo que decimos que es una plasticidad adaptativa. Puesto que la dotación genética de un individuo no cambia sustancialmente a lo largo de su vida ni en función de las condiciones ambientales, los cambios fenotípicos en respuesta a estímulos ambientales se producen por cambios en la expresión de los genes mediante mecanismos de regulación que conocemos como epigenéticos.
Por tanto, para entender la base genética del fenotipo de un organismo en un ambiente dado, no basta pues conocer su composición genética (su genotipo), es decir qué genes tiene, sino que es preciso conocer cómo el ambiente induce cuáles de ellos están activados, y cuáles no. Darnos cuenta del hecho de que los organismos poseen cierta plasticidad para muchos aspectos de su fenotipo ha sido muy importante y ha cambiado nuestra perspectiva acerca de aspectos fundamentales de la ecología y la evolución. Así, considerar la plasticidad afecta a cómo pensamos que se establecen las interacciones entre especies, y a cómo responden las poblaciones frente a grandes cambios ambientales que suceden en poco tiempo, como en el caso del cambio global actual.
Uno de los aspectos que aún menos comprendemos del papel de la plasticidad fenotípica en la evolución es cómo las características inducidas ambientalmente puedan acabar fijándose bajo selección natural como características estructurales, constitutivas, del organismo. Existen demostraciones experimentales de cómo la selección artificial en ambientes contrastados durante suficiente tiempo puede resultar en la fijación de fenotipos alternativos.
Estos fenotipos llegan a reducir por completo su sensibilidad a las condiciones ambientales, pasando por tanto a estar bajo estricto control genético independiente del ambiente. Sin embargo, por lo general desconocemos los mecanismos por los cuales llega a ocurrir esto.
Nosotros estamos estudiando estos mecanismos usando como modelo la evolución del periodo larvario en sapos de espuelas. Existen varias especies de sapos de espuelas, tanto en Europa y oriente próximo como en Norteamérica, y difieren notablemente en su velocidad de desarrollo. En un trabajo reciente, mostramos cómo las larvas de especies de sapo de espuelas que han evolucionado usando charcas temporales de mediana duración para reproducirse (Pelobates cultripes), tienen un largo periodo de desarrollo (entre 4 y 6 meses) en condiciones benignas de abundante comida y alto nivel de agua.
No obstante, sus renacuajos pueden acelerar notablemente su desarrollo cuando detectan que la charca se seca y así evitar la desecación alcanzando una metamorfosis más temprana. Para lograr esta aceleración en el desarrollo, los renacuajos aumentan las concentraciones de hormona tiroidea y corticosterona, y además elevan su metabolismo. Sin embargo, observamos cómo una especie en Norteamérica que se ha adaptado a criar en charcas efímeras, a menudo en el desierto, muestra un desarrollo permanentemente acelerado.
De hecho esta especie, Scaphiopus couchii, es la especie de anuro (sapos y ranas) con un periodo larvario más corto, pues puede desarrollarse de huevo a sapito en tan sólo 8 días. Hemos comprobado que esta especie posee una tasa metabólica mucho más elevada que otras especies, y también presenta niveles constitutivamente elevados de las hormonas que en otras especies permiten una aceleración oportunista del desarrollo (tiroidea y corticosterona).
Por lo tanto, estamos viendo cómo mecanismos endocrinos y fisiológicos que permiten una respuesta plástica a estímulos ambientales en algunas especies, pueden llegar a fijarse por selección en una versión magnificada, evolucionando en fenotipos permanentemente divergentes
Sobre este blog
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