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Ciencia

Matemáticas para entender a Darwin

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Modelos de evolución como este, matemático, nos permite entender más facilmente cómo funciona algo tan complejo como los cuernos, colas y otras ornamentaciones en animales.

Ciervos con grandes cuernos, pavos reales brillantes, insectos ornamentados con complicadas espinas… ¿qué papel juegan en la evolución? Increíblemente, esta palabra sigue suscitando una cantidad brutal de debates en la sociedad. Desde los detractores que quieren relegarla a una amalgama de “teorías”, hasta los defensores a ultranza que ni tan siquiera entienden qué significa, existe un amplio abanico de ideas. Pero la evolución es un hecho. Un hecho complejo y difícil de “tocar”. Para poder entenderla mejor, nos esforzamos en crear modelos que expliquen algunos de sus fenómenos. Los modelos de evolución nos permiten abarcar lo inabarcable, la naturaleza misma de la vida. Esto ya lo entendió Darwin tras varios años peleándose consigo mismo y con su teoría. Y gracias a las matemáticas, hoy podemos entender un poco mejor cómo funciona la evolución.

 

De animales y sus cuernos

Imaginemos dos especies de insectos. Tradicionalmente, estos artrópodos se han diferenciado entre sí por cuestiones morfológicas. Es decir, si tienen un número determinado de partes, cómo están formados sus segmentos o si tienen cuernos o no. Siguiendo esta clasificación clásica, valga la redundancia, nos topamos con dos escarabajos muy parecidos. Pero no, son dos especies distintas (incapaces de reproducirse entre sí) y que muestran ornamentos completamente distintos: unos largos y profusos cuernos o unas suaves protuberancias en la testa. Bien ¿qué ha hecho que estas dos especies, diferentes, aparentemente, por muy poco sean distintas? Algo similar ocurre, por ejemplo, con los ciervos. Estos animales muestran grandes cornamentas. Los cuernos crecen como un tejido vivo, con venas y nervios en su interior. La rotura de los cuernos puede suponer una infección. Además, son incómodos y se quedan enganchados en las ramas de los árboles.

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Source link : Douglas Emlen, University of Montana

¿Para qué pueden servir? ¿Cómo defensa? ¿Para atraer a las hembras? Lo que gana un ciervo con gran cornamenta, como el escarabajo, está implicado en la relación con otros miembros de su especie: reproducción, territorio, recursos… Esto también ocurre con otra infinidad de especies que gastan de ornamentos como grandes colas, colores brillantes u otras marcas corporales que cuestan esfuerzo y ponen en peligro a quién las porta. Al final, el balance de beneficios y perjuicios apuesta por los ornamentos en ciertas especies. Pero solo en ciertas especies. ¿Por qué no en otras muy parecidas? ¿Qué hizo que la especie antecesora, de dónde vienen estas nuevas, se dividiese en dos tan distintas? ¿Cómo se produce este cambio?

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Modelos de evolución matemáticos

Un reciente estudio publicado por la Northwestern University y dirigido por un matemático arroja un poco de luz sobre el cómo funciona este apartado de la evolución. “La ornamentación persiste en la naturaleza. Nuestro modelo cuantitativo [que aporta datos estadísticos] revela que las especies pueden dividirse en dos subespecies como resultado de la batalla ornamental que ocurre a lo largo del tiempo”, explica Daniel M. Abrams, uno de los autores y profesor de la Northwestern University. La existencia de otros animales con caracteres menos marcados, más suaves y su apariencia más desapercibida permite, a su vez, perpetuar los otro genes. A la larga, aparecen dos especies completamente distintas y diferenciadas evolutivamente (y en su físico). Para comprobar cómo se rige dicha evolución, los investigadores aplicaron sus conocimientos matemáticos sobre la distribución de muchas especies distintas.

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Desde ciervos a insectos, pasando por varios tipos de aves, los investigadores estudiaron las diferencias físicas de diferentes especies, subespecies e individuos emparentados entre sí. El modelo que surge a partir de la investigación explica que en estas dos subespecies se irán diferenciando cada vez más: una con caracteres muy marcados y otra con caracteres muy suaves. No habrá apenas muestras intermedias. Por eso, por ejemplo, podemos ver animales con grandes cuernos o sin ellos dentro de la familia de los ciervos; y no ciervos con cornamentas pequeñitas y poco vistosas (como ocurre con las jirafas). También pasa esto con los pavos reales o con un sinfín de insectos donde no encontraremos medias tintas.

El modelo matemático predice qué ocurrirá en el momento en el que una especie comienza a mostrar dos subespecies diferenciadas por estos ornamentos. Y coincide con otros modelos de evolución, y con lo observado en la naturaleza. Este modelo apunta a una cuestión bastante interesante: no depende de la característica genética en sí. Cada ornamento es completamente diferente, aunque tengan propósitos similares. Implican adaptaciones y recursos fisiológicos y anatómicos absolutamente distintos. Pero muestran la “lucha” entre la selección genética y la selección “sexual”. Una lucha que, aunque intuíamos, cada vez entendemos mejor gracias a los modelos de evolución como este. Modelos con los que Darwin, probablemente, habría disfrutado como un niño.

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