Según la hipótesis de la Reina Roja, dos especies están en continua adaptación para mantener el estado actual en un ambiente. En pocas palabras: Correr todo lo que puedas para mantenerte en el mismo sitio. Dibujo de John Tenniel, 1871 (Dominio Público).
Cuando Alicia se encontró con la Reina Roja, se sorprendió al ver que, por más que corría y corría, su alrededor no cambiaba. Permanecía constante.
—Pero, ¿cómo? ¡Si parece que hemos estado bajo este árbol todo el tiempo! ¡Todo está igual que antes!
—¡Pues claro que sí! —convino la Reina—. ¿Y cómo si no?
—Bueno, lo que es en mi país —aclaró Alicia, jadeando aún bastante— cuando se corre tan rápido como lo hemos estado haciendo y durante algún tiempo, se suele llegar a alguna otra parte…
—¡Un país bastante lento! —replicó la Reina—. Aquí, como ves, hace falta correr todo cuanto una pueda para permanecer en el mismo sitio. Si se quiere llegar a otra parte hay que correr por lo menos dos veces más rápido.
Este pasaje, extraído del libro “Alicia a través del espejo” de Lewis Carroll, fue la fuente de inspiración para una de las ideas evolutivas más llamativas e interesantes de los últimos años: la hipótesis de la Reina Roja. Esta hipótesis fue propuesta en la década de 1970 por el biólogo evolutivo Leigh Van Valen y sostiene que dos poblaciones o especies diferentes deben adaptarse y coevolucionar constantemente para sobrevivir y reproducirse mientras compiten en un entorno cambiante, con la finalidad de conseguir alguna ventaja reproductiva frente al rival. O lo que es lo mismo: dos especies están en continua adaptación (el análogo a la carrera de Alicia) para mantener el estado actual en un entorno dado (el país de la Reina Roja). En esta carrera sin fin —como la de Alicia en el país de la Reina Roja—, una especie A desarrolla ciertas defensas que le otorgan ventajas reproductivas en un ambiente determinado, pero estas serán contrarrestadas por las armas que desarrolle su competidor, la especie B. Para sobreponerse a esta nueva presión selectiva, la especie A deberá ahora mejorar sus defensas, pero estas nuevas defensas supondrán un nuevo obstáculo para la especie B, la cual tendrá ahora que contrarrestarlas; y así sucesivamente. Ni decir tiene que esta hipótesis se rige por los mismos principios que la evolución biológica, es decir, selección natural actuando sobre caracteres, adaptación, etc.
Desde su proposición, la hipótesis de la Reina Roja ha ido cobrando fuerza con los años y ya son numerosos los casos que encuentran cobijo en ella. Ejemplos de esta carrera coevolutiva sin fin se han encontrado en sistemas depredador-presa, planta-herbívoro o parásito-hospedador. Quizás el ejemplo más extendido e ilustrativo sea el del guepardo y la gacela, un sistema depredador-presa donde el guepardo lleva desarrollando armas durante miles de años (como velocidad de sprint, flexibilidad de la columna vertebral, etc.), las cuales son contrarrestadas por las defensas de la gacela (estado de alerta constante, mejora de la velocidad y la agilidad, etc.). Otros ejemplos los podemos encontrar en plantas que desarrollan toxinas frente a animales herbívoros, aves parásitas de cría cuyos huevos y polluelos se mimetizan con los de las aves hospedadoras, o bacterias cuya maquinaria molecular para detectar y destruir material exógeno está en constante evolución debido a la presión selectiva ejercida por los virus. Pero no solo en la naturaleza podemos observar carreras evolutivas entre especies, también las podemos ver en el laboratorio. Por citar un caso reciente, un estudio publicado en 2019 en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences encontró que la interacción durante varias generaciones entre un hospedador, el nematodo Caenorhabditis elegans, y su patógeno, la bacteria Bacillus thuringiensis, provocaba cambios genéticos y fenotípicos en ambas especies: la bacteria sufrió mutaciones en genes de esporulación y síntesis de toxinas, mientras que el nematodo sufrió mutaciones en secuencias de genes implicados en la fertilidad y el sistema inmunitario. Tal y como predijo la hipótesis de la Reina Roja, ambas especies coevolucionaron para mantener estable su éxito reproductor y no extinguirse en esta carrera armamentística que parece no tener fin.
Fotografía de un nematodo Caenorhabditis elegans teñido con un marcador fluorescente rojo para resaltar los núcleos de sus células. Esta especie se usó en el laboratorio para llevar a cabo un experimento de coevolución con un patógeno. Fotografía obtenida de Wikimedia Commons (Dominio Público).
Pero sin duda uno de los mejores ejemplos donde observar esta coevolución lo conforman los sistemas ave-parásito, tanto por la enorme cantidad de estudios que existen al respecto como por los mecanismos evolutivos implicados. Aves y parásitos llevan coevolucionando millones de años, y producto de esta evolución entre ambos grupos de organismos es la enorme diversidad actual de parásitos y sus modos de vida. Garrapatas, ácaros, pulgas, larvas de moscas o mosquitos son solo algunos de los parásitos que podemos encontrar en las aves o en sus nidos. Estos parásitos provocan diferentes y diversos efectos negativos en las aves, ya sea a nivel fisiológico o reproductivo. Las pulgas, que suelen encontrarse entre el material de los nidos, se alimentan de la sangre de los pollos de muchas especies de aves, provocándoles anemia y perjudicando seriamente su crecimiento. Las larvas de moscas de los géneros Protocalliphora o Philornis, por ejemplo, también disminuyen el crecimiento de los pollos, además de debilitarlos físicamente y causarles problemas fisiológicos.
Para defenderse de los parásitos, las aves han desarrollado numerosas defensas a lo largo de la evolución. Hay especies que parecen usar la migración para escapar de sus parásitos, otras usan el acicalamiento social para desparasitarse, algunas aves usan baños de tierra para secar y matar a sus parásitos, muchas otras especies poseen una glándula uropígea que segrega aceites con propiedades antibacterianas, etc. Dentro de la amalgama de adaptaciones anti-parasitarias que podemos encontrar en las aves hay una que llama especialmente la atención. Nos referimos a la eclosión asíncrona. La eclosión asíncrona, tal y como indica su nombre, se produce cuando los huevos de un nido eclosionan en días diferentes y no todos a la vez. Este carácter aparece en aquellas aves cuyos progenitores comienzan a incubar los huevos cuando la hembra aún no ha terminado de ponerlos todos. Esta incubación “procrastinada” provoca que los primeros huevos que se pusieron sean los primeros en eclosionar, mientras que los últimos eclosionarán, en consecuencia, los últimos. En última instancia, la eclosión asíncrona provoca una jerarquía de tamaño entre pollos hermanos: los primeros en eclosionar serán más grandes que los últimos en hacerlo, ya que le llevarán varios días de ventaja en cuanto a alimentación y crecimiento.
Volantón de herrerillo común (Cyanistes caeruleus), una de las especies de aves frecuentemente parasitada por varios parásitos. En dicha especie mi grupo de investigación y yo testamos una hipótesis relacionada con la coevolución. Fotografía obtenida de Pixabay (Dominio Público).
Y es aquí donde entra en juego la llamativa adaptación a la que hacía alusión en el párrafo anterior. Según la hipótesis del pollo sabroso (“Tasty Chick” en inglés), estos últimos pollos en eclosionar actuarían como cebo para atraer a los parásitos. Al tener una peor condición física que el resto de pollos de la nidada, los parásitos se cebarían con ellos, pudiendo incluso matarlos. La eclosión asíncrona, según esta hipótesis, tendría un carácter adaptativo, ya que la nidada se vería libre de parásitos, los cuales se agregarían en el pollo más débil, el último en eclosionar.
Aunque ingeniosa, esta hipótesis no ha encontrado suficiente apoyo empírico en los varios estudios que se han llevado a cabo con diferentes especies de parásitos y aves. Es más, mi grupo de investigación y yo testamos la hipótesis del pollo sabroso en una población de herrerillos (Cyanistes caeruleus) cuyos pollos son parasitados por pulgas y larvas de moscas. Nuestros resultados dieron un apoyo mixto a dicha hipótesis: las pulgas afectaron negativamente a los pollos más pequeños de la nidada, pero estos no tenían peor condición física ni inmunológica que el resto. Las larvas de moscas, por otro lado, no afectaron diferencialmente a ningún tipo de pollo. La eclosión asíncrona, por lo tanto, no parece haber surgido como una respuesta evolutiva contundente frente al parasitismo. Otras adaptaciones, como las citadas anteriormente, sí que parecen haber surgido como producto de la coevolución entre aves y parásitos, una carrera armamentística que parece no tener fin.
