¿Por qué un animal cambiaría su cuerpo por otro?

De niña, en Holanda, Hanna ten Brink pasó muchos días contemplando el estanque en el jardín de su familia, fascinada con la metamorfosis.

Los renacuajos nacían de huevos en el estanque y nadaban por ahí, succionando con la boca partículas minúsculas de alimento. Luego de unas pocas semanas, los renacuajos perdían su cola, les crecían patas y daban un salto hacia tierra firme, donde podían atrapar insectos con su nueva lengua.

Con el tiempo, ten Brink se convirtió en bióloga evolutiva. Ahora, la ciencia la ha traído de vuelta a esa fascinación de la infancia.

Un 80 por ciento de todas las especies animales experimentan la metamorfosis, desde las ranas hasta los peces planos, pasando por las mariposas y las medusas. A los científicos les intriga profundamente saber cómo se volvió tan común.

¿Qué travesía evolutiva podría llevar a una oruga —una máquina devoradora de hojas increíblemente adaptada— a deshacerse de su cuerpo y reconstruirlo en la forma de una mariposa?

En la edición de mayo de American Naturalist, ten Brink, ahora una investigadora posdoctoral en la Universidad de Zúrich, y sus colegas presentaron un mapa que mostraba la ruta de la evolución de la metamorfosis. Argumentan que esta ha aparecido como una manera de permitir que una especie ingiera más alimento.

El camino hacia ese festín es sinuoso, y la metamorfosis solo ha surgido unas pocas veces en la historia. Sin embargo, una vez que lo hace, los científicos también han descubierto que rara vez desaparece.

Ten Brink, Andre M. de Roos de la Universidad de Ámsterdam, y Ulf Dieckmann del Instituto Internacional de Análisis de Sistemas Aplicados (IIASA) en Austria crearon ecuaciones matemáticas complejas que capturaron algunos de los aspectos fundamentales de la vida animal: cuánto alimento ingieren, qué tan rápido crecen, cuántas crías tienen, entre otros.

Los científicos partieron de la conjetura de que los animales no experimentaban una metamorfosis, conservaban el mismo cuerpo durante toda su vida y estaban bien adaptados a una sola clase de alimento.

Sin embargo, ¿qué ocurría si su entorno contenía un segundo alimento, uno que pudieran consumir de adultos si su anatomía evolucionaba a una distinta? Los investigadores descubrieron que la selección natural impediría que los animales añadieran el segundo alimento a su dieta.

En este caso, la evolución favorece a los especialistas: si los animales evolucionan y empiezan a comer el segundo alimento, sus crías tendrán más dificultad para consumir el alimento original cuando son jóvenes. Más de ellas morirán antes de poder madurar.

"La solución evidente al problema es la evolución de la metamorfosis", dijo ten Brink. Los animales jóvenes permanecen bien adaptados al alimento original, mientras que los adultos cambian al nuevo con un cuerpo renovado.

No obstante, los animales pagan un precio alto por experimentar la metamorfosis. Queman muchas calorías para deshacerse de su antigua anatomía y desarrollar una nueva. Existe la posibilidad de que este proceso salga mal, y los deje con defectos.

La metamorfosis también toma tiempo, y expone a los animales a depredadores y parásitos. Ten Brink y sus colegas descubrieron que, en muchos casos, el precio de la metamorfosis es demasiado alto como para que la selección natural la respalde.

"Tiene que haber una recompensa realmente buena", comentó.

La selección natural favorece la metamorfosis si los animales adultos son recompensados con un suministro abundante de alimento, lo suficiente como para compensar el costo y permitirles tener muchas crías.

En las primeras etapas de este cambio, los adultos no están bien adaptados al nuevo alimento. No obstante, lo encuentran en cantidades tan grandes que aun así se alimentan bien.

"Me gusta el concepto, me gusta que intentaron buscar la causa definitiva", opinó Joanna Wolfe, investigadora posdoctoral en la Universidad de Harvard. Pero se preguntó si la comida era la única recompensa que ayuda a impulsar la evolución de la metamorfosis.

Algunas especies quizá se benefician de otras maneras. Puede que los adultos adopten cuerpos que les permiten aparearse con más éxito, por ejemplo. Las larvas en el océano quizá cambian de forma con la finalidad de ser llevadas por las corrientes a distancias más lejanas y así expandir su alcance.

"Me gustaría ver que agregaran otros elementos a su modelo", agregó.

Ten Brink concordó con que el nuevo estudio sirve de base para otros más detallados. "Este trabajo es realmente el comienzo de algo", explicó.

Si la metamorfosis de los animales evoluciona con tan poca frecuencia, ¿por qué es tan común? Una razón puede ser que una vez que surge la metamorfosis, es muy difícil que una especie la pierda.

Es fácil imaginar una situación en la que renunciar a la metamorfosis sería benéfico. Imaginen un brote que aniquile todo el alimento que comen los adultos. Para esa especie, sería provechoso que los individuos permanecieran en la etapa larval y sobrevivieran con cualquier alimento que quede.

Sin embargo, el estudio de ten Brink indica que, en la mayoría de las situaciones, la evolución no se ajusta a nuestras expectativas. Si el alimento del adulto se vuelve más difícil de encontrar, la selección natural favorecerá a los adultos que son más capaces de encontrar el poco alimento restante.

"Es una trampa evolutiva", dijo ten Brink. "Si las condiciones empeoran mucho, te extingues".

Vincent Laudet, biólogo en la Universidad de Pierre y Marie Curie en París, dijo que su propia investigación sobre los vertebrados respaldaba los hallazgos de ten Brink.

La primera especie piscícola pasó por la metamorfosis, señaló, y en gran medida ha perdurado a lo largo de más de quinientos millones de años.

"En algunos vertebrados, la metamorfosis está camuflada, pero nunca se pierde", explicó Laudet.

Al hablar de "algunos vertebrados" Laudet también se refiere a nosotros. Cuando los bebés salen del vientre, sus tejidos sufren cambios importantes, conducidos por algunas de las mismas hormonas que detonan la metamorfosis en las ranas y otros animales.

"En términos biológicos, nuestro nacimiento es una metamorfosis", declaró Laudet.

*Copyright: c.2019 New York Times News Service