5. Aspectos filogenéticos en la evolución del cerebro


5. Aspectos filogenéticos en la evolución del cerebro

Capítulo 5 de libro: Cerebro, mente y conciencia: Un enfoque multidisciplinario


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Aspectos filogenéticos de la evolución del cerebro humano

“El mundo de la naturaleza consiste en múltiples formas que se reflejan en un solo espejo; o más bien, es una forma única que se refleja en múltiples espejos”
Muhyi-d-Dîn Ibn ´Arabî 
  
“La Naturaleza está llena de genio, llena de divinidad; ni siquiera un copo de nieve escapa a su mano modeladora”.
Henry David Thoureau 

 
“La Naturaleza universal llevó su impulso a la creación del mundo. Ahora, o todo lo que va siendo es por consecuencia, o muy pocas, las más importantes, son las cosas hacia las que el Principio Rector del universo genera su propio impulso. Acordarte de esto te dejará más tranquilo en muchos aspectos”.
Marco Aurelio – Meditaciones.

Bases biológicas para el surgimiento del sistema nervioso

Antes de conocer exactamente como la naturaleza lleva a la creación del cerebro humano, es necesario conocer las reglas por las cuales surge la diversidad biológica para seguir de forma aproximada la sucesiva separación de poblaciones que llevarían hasta Homo y su complejo sistema neural. La teoría de la evolución biológicadesarrollada magistralmente por Charles Darwin (1809-1882) explica coherentemente la diversidad biológica y permite la comprobación experimental de los cambios evolutivos a partir de las descripciones en especies inferiores, que Darwin consideró “arrojarían mucha luz sobre el origen del hombre y su historia”.

Evolución biológica

KosmosLF — October 16, 2008
    
    La naturaleza de tales transiciones y transformaciones en principio caóticas, todavía están siendo exploradas, de modo que lo que antes aparecía como una brecha insalvable entre el mundo de la materia y la vida, ha devenido en una serie de minibrechas en que ya son más relacionables de forma inherente la materia y la vida: la continuidad entre la fisiosfera y la biosfera está de nuevo restablecida.
    Cuando en 1844 Charles Darwin expandió su monografía original de treinta páginasOn the origin of species hasta su publicación definitiva en 1859, expresó como “según nuestra teoría, no hay obviamente poderes que tiendan a exaltar constantemente las especies excepto la lucha mutua entre los diferentes individuos y las clases (…)” y negó la inmutabilidad de las especies, del mismo modo que Alfred Russell Wallace al describir los resultados sobre la variabilidad geográfica de diferentes especies en la Amazonia y Borneo 1.
El origen de las especies
por Charles  Darwin
Al considerar los mecanismos evolutivos actuales sin diferencia con los que actuaron en otras épocas, los actuales estudios conservan la validez de los enfoques preliminares para el conocimiento del proceso evolutivo.
    El proceso evolutivo tiene dos grandes vertientes, laevolución filética y el surgimiento de nuevas especies. En virtud de la primera, se acumula una gran cantidad de cambios en una sola línea de descendencia, que permiten una mejor adaptación al ambiente y por la segunda, en las líneas de la descendencia surgen otras nuevas.
    Darwin se refirió al tratar sobre el  tema de la aparición de grupos de especies vinculadas,
” (…) que debe haber sido un proceso extremadamente lento; y que los progenitores tienen que haber vivido largo tiempo antes que sus descendientes modificados (…) Esos intervalos habrán dado tiempo para que se multiplicaran especies de alguna forma madre: y en la formación geológica siguiente, esos grupos o especies aparecerán como creados de pronto (…) podría necesitarse una larga sucesión de edades para adaptar un organismo a alguna nueva y peculiar forma de vida, pero cuando esa adaptación se hubiera cumplido y unas cuantas especies hubieran adquirido ventaja sobre otros organismos, sería necesario un tiempo reltivamente corto para producir muchas formas divergentes que rápidamente se extenderían por todo el mundo  “ 2. 
Mientras un ser vivo no se desintegra está adaptado a su medio y con respecto a tal ambiente, su condición de adaptación es invariante, lo que quiere decir que la adaptación es persistente.
    En tales condiciones de adaptación todos los seres vivos somos iguales mientras estamos vivos. Sobre este concepto de la adaptación , Maturana y Varela hacen una importante observación en cuanto a que no existen seres más eficaces y mejor adaptados,en la medida en que todos están vivos y para talefecto han cumplido satisfactoriamente los requerimientos necesarios para una ontogenia ininterrumpida.
    Acotan Maturana y Varela que las comparaciones sobre eficacia pertenecen al dominio conceptual de las descripciones hechas sobre el observador, careciendo de relación directa con las historias individuales de conservación de la adaptación. Estas afirmaciones quieren decir que no hay superviviencia del más apto, sino simplemente supervivencia del apto. La supervivencia consiste en satisfacer una serie de condiciones de muchas maneras, sin que haya una optimización de algún criterio ajeno a la supervivencia misma 3. En refuerzo de lo anterior, Robert Taylor de la universidad de Massachussets, propone que la naturaleza en su papel de selectora es inmensamente superior al hombre, porque 

El ultradarwinismo considera que la selección natural es el principal proceso evolutivo y su concepto de selección natural es equivalente a la competición por éxito reproductivo. Los ultradarwinistas ven toda competición -incluyendo la competición por alimentos u otros recursos económicos- "como un epifenómeno de la competición por el éxito reproductivo".  ” El hombre puede actuar solo sobre caracteres externos y visibles. La naturaleza no se preocupa en absoluto de las apariencias, excepto si son útiles a cualquier ser. La naturaleza puede actuar sobre cada órgano interno, sobre cada matriz de diferencia constitucional, sobre el mecanismo entero de la  vida. El hombre selecciona solo para su propio bien; la naturaleza lo hace solo para el bien del ser que tiene a su cuidado  “4. 

Relevancia del concepto de organismo

El concepto de organismo es muy importante para sustentar la evolución de los homínidos. La especie comprende un grupo de individuos que están reproductivamente aislados de otros grupos, con lo cual el intercambio de alelos favorables solo ocurre en el seno de esa especie, de modo que cada especie venga a ser la unidad evolutiva e independiente 5.
    La organización de la especie rige en gran parte su destino evolutivo. Cuando dos poblaciones no pueden seguir cruzándose, surgen dos grupos de genes distintos en los cuales los alelos seleccionados no serán transmitidos de uno a otro, lo que conferirá a cada grupo un destino evolutivo particular y cada población se adaptará a un ambiente distinto 6.

Evolución del cerebro

jahernaf — July 14, 2008
    
El registro fósil ha mostrado como las nuevas especies se forman a partir de las ancestrales en procesos de evolución muy lenta que abarcan tiempos geológicos, que cubren gran cantidad de individuos en un territorio dado, y que a veces están interrumpidos por intervalos de cambios rápidos, situación descrita como el “equilibrio punteado” o “gradualismo filogenético“, propuesto por Niles Eldredge y Stephen Gould7.
    Sin embargo, en la práctica, los restos fósiles muestran saltos bruscos en el proceso evolutivo, por discontinuidades en el registro de las rocas a nivel mundial cuyo origen son catástrofes, siendo una de las más conocidas la del período Cretáceo tardío, que originó la extinción de los dinasaurios.

La evolución de la vida implica escenarios extremos

La vida en el planeta Tierra es el resultado del cambio uniforme y de las catástrofes, en esto consiste el gradualismo filogénetico de Eldredge y Gould 8, en el que la evolución ofrece una panorámica de discontinuidad donde la naturaleza evoluciona a través de saltos repentinos y transformaciones profundas.
    George Gaylard Simpson llamó a esto “la evolución cuántica”, sin que el término “cuántica” implique relación con la física, porque estos estallidos implicaron “alteraciones relativamente abruptas de la capacidad adaptativa o de la estructura corporal y dejaron muy pocas o niguna prueba en los registros fósiles de las transiciones entre ellas”9.
    Algunas limitaciones en los mecanismos del desarrollo individual no permiten ciertas variaciones, muchas de las cuales pueden aparacer amortiguadas o incluso eliminadas. Solo algunas bifurcaciones de las vías de desarrollo pueden realizarse, en tanto que las formas intermedias son imposibles. Esto justifica en cierta medida los saltos bruscos de un tipo orgánico a otro, observados por los paleontólogos 10En el sistema de linajes biológicos hay muchas formas o trayectorias de evolución  que pueden no tener variaciones en torno a una forma fundamental, y tales formas pueden coexistir con otras que involucran grandes cambios generadores de nuevas formas y con otras formas que están en vías de extinción y no emiten ramificaciones hacia el presente.
    En cada una de estas vertientes se conserva la organización y la adaptación de los organismos que integran los linajes mientras que estos existen.
    La diversidad genética de cada especie se explica entonces por factores como las mutaciones genéticas unitarias y por recombinaciones en la transmisión genética en el contexto de una población a otra, a pesar de la influencia homogenizadora del flujo o deriva genética. La variación geográfica de la población promoverá el intercambio genético gradual dirigido por la selección natural de donde surgirá una nueva especie en un período mucho más corto con respecto a la duración de la especie, sobre  todo por una fuerte deriva genética 11. La teoría neutralista de la evolución natural (propuesta por M. Kimura) afirma que las mutaciones no seleccionadas se incorporan a las poblaciones a una tasa constante que se puede calcular, dado el tamaño finito de tales poblaciones12. La selección natural elige los fenotipos con la mejor eficacia biológica; como las especies se reproducen al máximo, el papel del lastre mutacional es mínimo.

Surgimiento de nuevas especies

El surgimiento de nuevas especies o especiación, parece depender de la regulación y reordenación de la carga genética, más que de las mutaciones puntuales clásicas 13. El gradualismo filogenético, está en concordancia con lo dicho por Leibniz “natura non facit saltus”  -la naturaleza no hace saltos- al proponer como los pequeños cambios en tal carga genética o mutaciones puntuales que surgen en poblaciones aisladas geográficamente, son evaluadas mediante la selección natural.
Los mecanismos evolutivos propuestos por la teoría del gradualismo filogenéticoenmarcan su existencia solamente en el contexto de los tiempos geológicos, cuando la mayoría de los cambios evolutivos se producen por la lenta y gradual acumulación de mutaciones ínfimas y por las lentas transiciones en las características físicas, aunque el cambio gradual no es el estado normal de una especie 14.
Para la teoría evolutiva las mutaciones son la principal causa de la nueva varibilidad genética, aunque los trabajos de Grëgor Mendel, -contemporáneos y desconocidos para Darwin-, lograron que se introdujera poco a poco el estudio de la variabilidad genética de las poblaciones. Los trabajos de Theodor Dobzhansky sobre los genotipos de Drosophila melanogáster (la mosca de la fruta), le hicieron formular que dichos genotipos son variables en una población dada, es decir, son heterozigóticos. De acuerdo a Dobzhansky, la probabilidad de mutaciones en la carga genética de un individuo al momento de la reproducción oscila en la proporción de 1:10.000 a 1:250.000. 
 

Polimorfismo genético en el surgimiento de nuevas especies

La teoría del polimorfismo genético15 explica la existencia de diferentes características físicas o fenotipos alternativos y comunes correspondientes a diferentes genotipos o heterocigotos para una población dada, hace simultáneamente necesario que los genes de cada locus estén en un “equilibrio estable” (hipótesis equilibradora), aunque una vez modificado el equilibrio genético por cambios ambientales surgirá la evolución.

La heterocigosis es de valor adaptativo para el individuo ante un ambiente cambiante, y es reserva de variabilidad para la descendencia. En el hombre, la heterocigosis es semejante a la de los vertebrados, con un valor del 6.7 % 16.
Sin embargo, el polimorfismo genético incluye la existencia de genes mutantes que confieren una baja eficacia biológica, es decir, afectan adeversamente la función o la viabilidad del portador, por ejemplo, la enfermedad de Tay Sachs, o la hemofilia. La presencia de tales genes mutantes es el denominado “lastre genético“, que dada su producción continua y en el contexto de una población, se conocerá como “lastre mutacional“.
Las especies luchan por vivir, algunas desaparecen para siempre, otras nuevas surgen. La mezcla de los genes por recombinación y la distribución aleatoria que origina nuevas combinaciones de cromosomas en las células germinales no causa evolución. En ausencia de la selección natural, las frecuencias genéticas se mantendrán constantes de una población a otra, equilibrio denominado como de Hardy-Weimberg. Los efectos de la redistribución aleatoria y de la recombinación alélica son la reordenación de los genes de modo que las nuevas combinaciones de alelos en las nuevas generaciones se sometan a la selección natural.
El mecanismo de la recombinación alélica por sí mismo es suficiente para que una población saque a la luz la variabilidad genética de varias generaciones sin necesidad de sufrir mutaciones cuya probabilidad de aumento de la eficacia biológica sería ínfima. Cuanto mayor sea el grado de recombinación genética y heterocigosis en una población con reproducción sexual, habrán mayores combinaciones de alelos en los descendientes 17, así como también mayores probabilidades de eliminar las mutaciones perjudiciales. La recombinación alélica es un mecanismo evolutivamente flexible, que permite que una especie dada busque nuevos formas de adaptación ambiental 18. Con lo cual, volviendo a Darwin, “la mayor cantidad de vida puede ser sostenida por una gran diversificación de estructura que se observa en muchas circunstancias naturales” 19.

Los conjuntos preprogramados de instrucciones mediante nucleótidos mostraron su eficacia adaptativa cuando el medio ambiente era estable. Pero cuando surgieron cambios ambientales rápidos, ningún tipo de secuencia genética pudo garantizar la supervivencia continua. En situaciones de lucha o fuga, las respuestas adaptativas de supervivencia de los organismos provienen del repertorio genético o del aparato intelectual: las primeras son limitadas y poco sutiles, las segundas generalmente no se han comprobado.

Aunque se conoce bastante de las leyes que rigen la naturaleza, es fundamental aceptar que la biología tiene un alto componente de situaciones contingentes y cambiantes que hacen que el objeto de estudio biológico parezca complejo y caótico, en contraposición con las realidades físicas estudiadas por la biología molecular, que se comportan de acuerdo a patrones repetitivos y regulares. La predictibilidad de tales fenómenos hace de  campos como la biología molecular una ciencia “dura”, mientras que otros campos que tratan con situaciones contingentes constituyen ciencias “blandas”.

Acoplamiento de especies a su entorno

Durante el transcurso de las edades geológicas -que un observador no puede abarcar- y durante el cual se determina la trayectoria evolutiva de los distintos linajes, el observador lo único que advierte generalmente es la conservación del acomplamiento estructural de los organismos en un medio o nicho propio.
El nicho propio es definido por los organismos y característicamente en muchas ocasiones las variaciones pueden pasar inadvertidas para el observador.La omisión de tales variaciones ocurre generalmente en el transcurso de intervalos geológicos, lo que significa que el observador desconoce una parte del contexto en el cual ocurre la adaptación de los organismos.
    Tal desconocimiento hace que el biólogo en un momento dado no pueda dar explicación sobre las transformaciones detalladas de un grupo animal, porque en tal caso, no solamente necesitaría reconstruir todas las variaciones ambientales sino también el modo particular sobre como ese grupo en particular compensa las fluctuaciones de acuerdo a su propia plasticidad estructural.
    Entonces, el desconocimiento en mayor o menor grado sobre las variantes ambientales fuerza la presencia del azar en la explicación evolutiva aplicada a casos particulares 20. En concomitancia con el concepto del azar, tanto biólogos como filósofos han debatido sobre cual es la unidad de la selección natural. La llamada unidad de selección es el concepto de ese  algo al cual los biólogos se refieren cuando una adaptación es para el bien de algo.

Un poco de evolucionismo

La identificación preliminar de los individuos como una unidad de selección fue fundamental en el pensamiento darwiniano porque el concepto preliminar de Darwin sobre la lucha por la existencia era un asunto entre organismos individuales. El término “preliminar” para el concepto darwiniano se basa en la afirmación de Winne-Edwards21, que propone que lo realmente importante para entender la evolución de la conducta social es estudiar los grupos como unidades de selección, en lugar de enfocarse en los individuos. Sin embargo, en contraposición a esta afirmación, Aranza.-Anzaldo critica la propuesta de Richard Dawkins (1976) en la cual los genes en sí constituyen las unidades de selección en tanto que los individuos son vistos como vehículos temporales. Según esta postura donde la biología consiste tan solo en una replicación eficiente de un “gen egoísta”, donde 
“la evolución es una manifestación externa y visible de la supervivencia individual de replicadores alternativos.Los genes son los replicadores y se considera a los organismos y grupos de organismos los vehículos en los cuales viajan los replicadores 22 
 De este modo, la postura de Dawkins  introdujo en el discurso evolucionista la disolución aprovechando el ascendiente de la biología molecular como ciencia concreta. Sin embargo pasa por alto -de acuerdo a Aranza-Anzaldo- el hecho que la idea del gene como unidad de selección es incompatible con la evolución de la complejidad biológica porque en situaciones como el cáncer la selección natural actúa solo al nivel del organismo, pero no a nivel genético, con lo cual el objetivo de replicación eficiente no es parangonable con la supervivencia y diseminación de fragmentos de información genética 23.

La llamada unidad de selección es el concepto de ese  algo al cual los biólogos se refieren cuando una adaptación es para el bien de algo  Como no hay vida sin comunicación, los organismos desarrollaron una serie de mejoras que aumentaban la perspectiva de supervivencia del individuo; y la vida inventa sin cesar lo que tiene importancia para ella en el  mundo. Así como las aves se adaptaron a las limitaciones selectivas de la aerodinámica y la suspensión en el aire y los animales migratorios solucionaron el problema de la localización del recorrido en la geografía terrestre, los animales sociales enfrentaron con éxito creciente el manejo de la comunicación y la coordinación en el seno del grupo.
    El vínculo prolongado entre la madre y el hijo durante la lactancia creó las condiciones para una forma particular de educación, en la cual la interacción con los padres es indispensable: un hijo que sea aislado desde su nacimiento no sobrevivirá, aunque sea bien alimentado. Los cerebros surgieron como una alternativa para coordinar e interpretar la información de los cambios ambientales.
En los animales primitivos los cerebros tenían poca capacidad para respuestas flexibles y su repertorio era muy limitado, hasta que aparecieron los reptiles terápsidos de patas erguidas y sangre caliente. Los terápsidos fueron precursores de los mamíferos, hito evolutivo que marcó el inicio de la historia de la inteligencia y de la evolución de ese sistema de células especializadas en la coordinación de información, el cerebro 24.
    La superficie de la corteza cerebral aumentó casi 1000 veces por aumento en el número de neuronas en las columnas o módulos corticales, que al estar distribuidas en forma radial mejoraron la capacidad para establecer nuevos patrones de conexión que luego fueron validados por la selección natural 25.
El funcionamiento normal de un organismo animal es el resultado de la cooperación armónica de todos los órganos. La coordinación es una necesidad que surge en animales tan simples en la escala filogenética como los unicelulares, por ejemplo al tener que transportarse en un medio líquido utilizando cilios o flagelos; esta necesidad de coordinación aumenta a medida que se avanza en la escala filogenética.
    La eficiencia y la flexibilidad en los procesos de acción y reacción en cualquier entidad compleja solo son posibles por la existencia de una red interna para la recepción, interpretación y transmisión de información, y desde este punto de vista, las funciones desempeñadas por el sistema nervioso central son cruciales para los diferentes tipos de animales y el hombre mismo.
Por lo anterior, puede decirse que el rendimiento del sistema nervioso es una medida de la capacidad de supervivencia. Del mismo modo, la evolución de los organismos celulares procarióticos pasando por organismos pluricelulares que todavía hoy persisten, hasta llegar al refinado modelo evolutivo que conocemos como Homo sapiens sapiens, fué posible gracias al desarrollo de la capacidad del sistema nervioso, historia que en su desarrollo produce la sensación de una complejificación general, de acuerdo a la expresión de Teilhard de Chardin.

El sistema nervioso evoluciona poco a poco

El estilo de la evolución del cerebro no fué constante, de acuerdo a la evidencia fósil hubo cortos períodos de rápida evolución, seguidos por largos períodos de estancamiento. Al producirse la evolución de los nichos ecológicos durante los períodos largos, la selección natural capitaliza los progresos de los cambios en la arquitectura neural para combinar la información procedente de los diferentes órganos de los sentidos, para mejorar el modelo mental de la imagen del mundo exterior y para procesar datos.
    En un principio toda esta gama de ventajas no fué aprovechada por los animales, del mismo modo que un novel propietario de una calculadora científica no la usara para matemáticas superiores sino solamente para operaciones básicas. La ontogenia reproductiva ha evolucionado con elaboradas relaciones entre los animales inmmaduros y sus padres en reptiles, aves y mamíferos, un período embrionario inicial de aislamiento para la producción de los diferentes tejidos, que pospone la responsabilidad del sistema nervioso para dirigir y guíar la conducta. En los mamíferos el estadío embrionario es seguido por un estadío fetal, en el cual se desarrollan nuevos mecanismos a nivel cerebral destinados al dominio cognitivo de una alta concepción de un mundo físico y social.

Es difícil para los organismos de tipo unicelular el tener tejido nervioso y mucho menos sistema nervioso. Ello no fué posible hasta que evolucionó  el organismo multicelular, que hizo posible la especialización de las células, de modo que diferentes conglomerados hicieran diversos tipos de trabajo en el organismo. Las células musculares, especializadas en la contractilidad, aparecieron probablemente mucho antes que las células nerviosas, partiendo de la evidencia que algunas esponjas poseen células especializadas en producir contractilidad alrededor de sus poros.

Conforme los organismos multicelulares evolucionaron y empezaron a tener en su composición  más y más clases de células distintas, las células musculares empezaron a quedar sumidas en la profundidad del organismo y este desarrollo implicó que los organismos empezaran a disponer de células irritables en cantidad suficiente para la estimulación superficial y se distribuyeran de tal forma que pudieran conducir las ondas de excitación hacia los músculos en la profundidad. Posteriormente, la subsecuente evolución del tejido nervioso dió lugar al desarrollo de vías nerviosas constituidas por dos o más neuronas. La organización de dos o más neuronas permite que el estímulo recibido en cualquier sitio por un animal  ‘superior’ termine desencadenando una respuesta en un músculo o en una glándula.

Evolución a partir de seres simples

Al observar el sistema nervioso de animales simples como medusas, se han descrito poblaciones de neuronas sensitivas y motoras, que no están comunicadas entre sí, sino que tienen una barrera de neuronas intercaladas en la vía de conducción sensitivo-motora, constituyendo así un tercer tipo de población neuronal, llamadas interneuronas o neuronas intercalares. A medida que se produce la evolución en la escala filogenética, la red de interneuronas aumenta: la mayor parte de los animales más grandes que evolucionaron lo hicieron mediante unidades básicas de estructura cerebral llamadas segmentos.
    Para resolver la inquietud sobre en qué consiste un segmento, basta ver una lombriz de tierra donde los límites de los segmentos se notan a simple vista. Cada segmento contiene una neurona aferente que trae información sensitiva y una neurona eferente que lleva información generalmente a un músculo. La evolución del organismo segmentado alargado hasta llegar al hombre se acompañó pues, de la aparición de las neuronas intercalares que inicialmente tendieron a organizarse en forma de haces en el eje longitudinal del animal para formar la médula espinal, mientras que en la región de la cabeza se produjo una expansión que se convirtió en el encéfalo, por la presencia de un número más aumentado de neuronas intercalares 26.
    Posteriormente, uno de los procesos clave que determinó el desarrollo de la capacidad del sistema nervioso fué la complejidad de las conexiones del entramado nervioso respondiendo al fenómeno de la plasticidad neuronal. El “diagrama” de las conexiones de las células del sistema nervioso se halla determinado en el código genético, hecho que fué demostrado al estudiar el esquema de las conexiones en gusanos de la familia de los nemátodos. Dicho “diagrama” de las conexiones neuronales se dispone de acuerdo a las instrucciones consignadas en el ADN.
    Lo que se denomina conducta -entendiendo como conducta los cambios de estado de un microorganismo en el medio ambiente que lo rodea-, corresponde desde un punto de vista de teoría de los sistemas no a lo que cada ser vivo hace en sí, sino algo sobre lo cual un observador hace una comentario (s). Lo anterior equivale entonces a que la conducta de los seres vivos no puede ser vista como vinculada exclusivamente a ellos, porque todo observador, “observa” . De acuerdo a esto, la presencia del sistema nervioso permite expandir el dominio de posibles conductas, dotando al organismo de una estructura con suficiente versatilidad y plasticidad. 27. 

El cerebro se desarrolla para afrontar la complejidad del medio ambiente

    Al recapitular sobre las aproximadamente 1014 sinapsis presentes en el sistema nervioso humano, surge el interrogante si la información contenida en el ADN basta para determinar la construcción de un circuito tan complejo. Si se retoma la teoría quemotáctica de Cajal según la cual las terminales neuronales crecen y se conectan de acuerdo a influencias tróficas y por el efecto de atracción o rechazo que ejerzan entre las neuronas los productos secretados por ellas mismas y se tiene en cuenta la enormidad de la información a codificar, probablemente la respuesta es que el ADN no sea suficiente para codificar en detalle toda esta información. El ADN más bien imparte una serie de instrucciones globales, por ejemplo, que exista cierta periodicidad en las conexiones, lo cual es un hecho demostrado.
    Cajal sentó las bases sobre las cuales se identificaron posteriomente moléculas propias del microambiente embrionario capaces de atraer o repeler las terminales axónicas ya sea por contacto, o por concentraciones diferenciales o gradientes en el espacio intersticial e intercelular. Como ejemplo de tales moléculas, identificadas mediante las modernas técnicas de biología molecular se lograron reconocer moléculas capaces de atraer los axones -las llamadas cadherinas- y de moléculas de atracción molecular. Los axones se atraen por estas moléculas mientras que simultáneamente son repelidos por otras moléculas como las semaforinas y los ligandos Eph. Una vez que llegan a los órganos que deben inervar, los axones se separan por los efectos del ácido polisiálico, que separa las moléculas de adherencia celular 28.
    Con la determinación del “diagrama” general de conexiones del sistema nervioso las estructuras genéticas han llegado a su máxima efectividad, ya que no solamente codifican las instrucciones para producir los numerosos tipos celulares que integran los organismos pluricelulares de mayor complejidad, sino que también regulan las instrucciones generales para que se disponga la red de neuronas. Merced a estas conexiones es posible la regulación de los procesos vitales como el control vegetativo de la respiración y los latidos cardíacos, así como la respuesta del organismo a los diferentes estímulos y retos del mundo exterior.

Adaptación y capacidad de respuesta 

Tal capacidad de responder a diferentes estímulos del mundo exterior con una gama de respuestas que sean diferentes a las codificadas en el ADN presupone una enorme ventaja frente a la selección natural y tiende a perfeccionarse rápidamente. El proceso de selección natural se aplica por igual con organismos con una gama de conductas más restringida frente al medio ambiente, que con aquellos cuyas respuestas son más complejas.
    Pero los sistemas nerviosos de mejor desempeño, con mejor obtención de información y con uso más preciso de ésta, tendrán mayores opciones de supervivencia frente a condiciones adversas del ambiente: la capacidad de reacción de un animal ante estímulos de diversas situaciones del medio ambiente es la medida básica empleada por el mecanismo de selección natural para juzgar los nuevos sistemas y promover la permanencia de aquellos tipos de mejor respuesta a las exigencias del medio 29.
    
    La mente surge de un organismo, y no de un cerebro separado del cuerpo, porque evolutivamente la supervivencia consciente se dirigía a la supervivencia del organismo completo, de modo que las representaciones primordiales del cerebro se tenían que referir al cuerpo propiamente dicho en términos de su estructura funcional: el cerebro y la mente hacían posible regular y proteger a la totalidad del organismo siempre y cuando contuvieran una representación detallada de su anatomía y fisiología tanto básica como actualizada 30.
    Los cerebros controlan las acciones y evalúan el medio ambiente por medio de sistemas motores y sensoriales que configuran un “mapa” corporal en la red neural. Tal configuración emplea los sistemas motores, sensoriales, los núcleos en todos los niveles del sistema nervioso y ordena las proyecciones entre estos.
    La organización de estas configuraciones representa un cuerpo activo para el cerebro, que requiere de diferentes niveles de descripción del organismo, su anatomía interna y función. Los principios organizacionales que dirigen la ontogenia del cuerpo y del cerebro en un sistema individual coherente, se definen en dos características, a saber simetría y progresión hacia adelante, con lo cual se prescribe una campo espaciotemporal relacionado con el cuerpo para actuar y captar experiencia (En este campo espacio temporal también da sustento al concepto del marcador somático, del cual se habla más adelante).
    El mismo principio de morfogénesis ha dado lugar a la regulación genética de las expresiones gestuales y las respuestas, con lo cual se representa un tipo de inteligencia “corporal” en el cerebro en que todos los componentes hablan el mismo lenguaje de movimiento prospectivo 31.
    El procesamiento de la información consiste en analizar lo “verdaderamente importante”. Esta capacidad ha sido uno de los hitos permitidos evolutivamente por la complejización de los sistemas nerviosos a lo largo del tiempo. El reconocimiento del mundo exterior mediante la evaluación y la interpretación de las percepciones provenientes de los diferentes órganos sensoriales es necesario para asumir reacciones y conductas concretas con miras a un fin determinado.
    Dicho reconocimiento realizado por los diferentes animales y el hombre permite reaccionar ante los diferentes estímulos en una forma que asegure la supervivencia y la perpetuación de la especie. Todo esto se hace posible mediante el funcionamiento de un sistema nervioso central, es decir, el cerebro y sus estructuras asociadas.
Mientras en los organismos de poca complejidad neural la velocidad de la transmisión nerviosa es del orden de 1 centímetro por segundo, puede llegar a alcanzar los 120 metros por segundo en los mamíferos. Para llegar a este nivel, fué importante el paso evolutivo que permitió el desarrollo de los terápsidos como animales de sangre caliente frente a los reptiles de sangre fría.
    La importancia de la temperatura radica en que los procesos neurales se basan enreacciones bioquímicas de tipo enzimático en los que una temperatura alta y constante favorece eficiencia y uniformidad. No es casualidad que los animales con mejor funcionamiento cerebral sean de sangre caliente.

Referencias

  1. &  Smith HW: Man and his Gods. Little Brown, Boston, 1952. pp. 368
  2. &  Darwin C: El origen de las especies. pp. 338
  3. & Maturana H, Varela F, Behncke R: El árbol del conocimiento. 13 Edición. Editorial Universitaria S.A. Santiago de Chile, 1996. pp 75
  4. Citado por & Taylor R: La selección natural: Un lastre sobre el pensamiento biológico y social. Ludus Vitalis1999; VII(12): pp 36
  5. &  Ayala FJ: Mecanismos de la evolución. En: La Evolución. Monografia de Libros de Investigación y Ciencia. Labor, Barcelona, 1979. pp. 25
  6. &  Lenay Ch: La evolución: de la bacteria al hombre. RBA Editores, Barcelona, 1994. pp 75
  7. Cabe anotar que Eldredge es autor de la definición de Ultradarwinismo. Para los ultradarwinianos, la selección natural es el principal proceso evolutivo y su concepto de selección natural es equivalente a la competición por éxito reproductivo. Asímismo, ven toda competición -incluyendo la competición por alimentos u otros recursos eceonómicos, como un epifenómeno de la competición por el éxito reproductivo. Los sistemas biológicoscomplejos son el resultado de la competición entre los genes, mientras que los ecosistemas y los sistemas sociales resultan de la competición para el éxito reproductivo. Para los ultradarwinianos la noción de especie es casi irrelevante porque los procesos fundamentales subyecentes a los fenómenos evolucionarios se enfocan sobre la continuidad de selección natural y la primacía en competición activa por el éxito reproductivo. Eldredge N, Reinventing Darwin. London Phoenix 1996 pp 4-8 Citado por & Aranza-Anzaldo, A: The gene as the unit of selection: a case of evolutive delusion. Ludus Vitalis 1997; V(9): pp 114
  8. &  Sagan C, Druyan A: Sombras de antepasados olvidados. Planeta, Barcelona, 1992. pp. 93
  9. Citado por Ken Wilber en: &  Sexo, Ecología, Espiritualidad. El alma de la evolución. Volumen I Gaia Ediciones, Madrid 1996. pp. 59
  10. &  Lenay Ch: La evolución: de la bacteria al hombre. RBA Editores, Barcelona, 1994. pp 92
  11. En la deriva genética consiste en que los cambios inducidos por el azar en las frecuencias alélicas finalmente deriva hacia uno o hacia cero, es decir, esta deriva genética aleatoria implica que una población dada se haga homocigótica para el alelo A, mientras que otra población se hará homocigótica para el alelo a. A medida que el tiempo transcurre, las poblaciones aisladas divergen entre ellas, perdiendo cada una de ellas un rasgo de hetorocigosidad. La variación originalmente presente en las poblaciones, se manifiesta como variabilidad entrepoblaciones. Otra forma de ver la deriva genética, es la de endogamia en poblaciones pequeñas. Gracias a la deriva genética, las mutaciones nuevas se pueden establecer en una población dada, incluso si tales poblaciones no está favorecidas por la selección natural. Pero también las mutaciones nuevas favorables se perderán frecuentemente . En: &   Griffiths A, Miller J, Suzuki D, Lewontin R, Gelbard W et al: Una introducción al análisis genético. Edit. Interamericana – McGrawHill Madrid, 1993. pp 803,804.
  12. &  Fontdevila A: El mantenimiento de la variabilidad genética de las poblaciones. En: La Evolución. Monografía de Libros de Investigación y ciencia. Labor, Barcelona, 1979. pp. 154, 156-157.
  13. Las mutaciones puntuales o puntiformes se producen aleatoriamente durante la replicación de las moléculas de ADN. En las poblaciones de millones de individuos probablemente se presentarán varias mutaciones por generación en toda la carga genética de la población. Pero como la adaptación es medio ambiente es buena, los cambios importantes suelen ser poco adaptativos. Ayala FJ: Mecanismos de la evolución. En: &  La Evolución. Monografia de Libros de Investigación y Ciencia. Labor, Barcelona, 1979. pp. 17
  14. Eccles confirma las ideas de Mayr al describir como el proceso de generación de las especies pudo ocurrir con mayor eficacia en poblaciones aisladas. Al producirse la migración de una población fundadora que se aisla geográficamente, se aislaría el flujo genético de la población ancestral. El surgimiento de especies independientes se logra a través de la acumulación de pequeñas variaciones adaptativas a lo largo de un gran número de generaciones. El flujo homogenizador genético restringe su radio de acción a la nueva población aislada. &  Eccles JC: La evolución del cerebro: la creación de la conciencia. Labor, Barcelona. 1992 pp. 5-7
  15. El polimorfismo es el fenómeno de diversidad genética en las  poblaciones (Lenay Ch, pp. 126). La mayoría de los microorganismos tienen regiones variables en su genoma, que diferencian las especies por pequeñas diferencias en su información hereditaria (variación en la secuencia de ADN). El polimorfismo se refiere a la ocurrencia de alelos multiples en un locus, donde al menos dos alelos aparecen con una frecuencia >1% en la población general. El polimorfismo nucleotídico corresponde a la variación en la secuencia de nucleótidos entre individuos de una misma especie y se demuestra por medio del llamado “análisis de enzimas de restricción”, cuya descripción escapa a los objetivos en esta obra.
  16. &  Ayala FJ: Mecanismos de la evolución. En: La Evolución. Monografia de Libros de Investigación y Ciencia. Labor, Barcelona, 1979. pp. 21
  17. &  Ayala FJ: Mecanismos de la evolución. En: La Evolución. Monografia de Libros de Investigación y Ciencia. Labor, Barcelona, 1979. pp. 23
  18. &  Prevosti A: Polimorfismo cromosómico y evolución. En: La Evolución. Monografia de Libros de Investigación y Ciencia. Labor, Barcelona, 1979. pp. 86
  19. &  Darwin C: El Origen de las especies. pp. 119
  20. & Maturana H, Varela F, Behncke R: El árbol del conocimiento. 13 Edición. Editorial Universitaria S.A. Santiago de Chile, 1996. pp 76.
  21. Citado por Aranza-Anzaldo, A: The gene as the unit of selection: a case of evolutive delusion. Ludus Vitalis1997; V(9): 91-120
  22. & Aranza-Anzaldo, A: The gene as the unit of selection: a case of evolutive delusion. Ludus Vitalis 1997; V(9): pp 120
  23. & Aranza-Anzaldo, A: The gene as the unit of selection: a case of evolutive delusion. Ludus Vitalis 1997; V(9): pp 120
  24. &  Jastrow, R: El Telar Mágico. Biblioteca Científica Salvat. Barcelona, 1986. pp. 14-15; 21
  25. &  Rakic P: A small step for the cell, a giant leap for mankind: a hypothesis of neocortical expansion during evolution. Trends Neurosci 1995; 18(9):383-388
  26. &  Ham AW: Tratado de Histología. 7a Edición. Versión española por Folch A, Sapiña S. Interamericana. México D.F., 1982. pp. 437, 438.
  27. & Maturana H, Varela F, Behncke R: El árbol del conocimiento. 13 Edición. Editorial Universitaria S.A. Santiago de Chile, 1996. pp 92
  28. Nature 1997;  385: 23-25; Proceedings of the National Academy of Sciences 1997; 94: 543-548; Science1996; 274: 1123-1133; 1133-1138
  29. &  Bresch C: La vida, un estadío intermedio. Biblioteca Científica Salvat. Barcelona, 1987. pp. 138 y ss
  30. &  Damasio AR: El Error de Descartes. Critica-Grijalbo. Barcelona, 1996. pp. 213
  31. &  Aitken KJ, Trevarthen C: Self-other organization in human psychological development. Development and Psychopathology 1997; 9: pp 660

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Alejandro Melo-Florián

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