Mi director de tesis doctoral, Michael V. Penston, me enseñó mucho; mucho más que a madurar como científico. Me enseñó a reir a carcajada limpia, me aficionó a la lectura sobre la evolución biológica; claro que también me enseñó todo (o mucho) de lo que sé sobre astronomía, en particular sobre espectroscopía. Fuí tremendamente afortunado de disfrutar de su conocimiento y cariño durante los años que coincidimos, antes de que la parca se lo llevara tan injustamente pronto. También me leía cuentos de Rudyard Kipling.

Me encantaban “Los cuentos de así fue” (“Just so stories”). En “Cómo el leopardo consiguió sus manchas”, Kipling se fija en los animales de la altiplanicie sudafricana, como el leopardo, la jirafa o la cebra entre otros, y cuenta que la aparición de las manchas y rayas de su piel es debida a un proceso evolutivo. De hecho, afina un poco más y lo explica como un ejemplo de lo que en evolución se llama el efecto reina roja, “… en nuestro país necesitas correr todo lo que puedas para mantenerte en el mismo sitio…”, que refiere a la famosa escena de “Alicia a través del espejo” del genial Lewis Carroll. En biología evolutiva, Leigh Van Valen introdujo el efecto reina roja para referirse a la coevolución de especies relacionadas entre sí. Se critica a Kipling porque la manera en que lo cuenta (y no perdamos de vista que es un cuento), cae en la fácil trampa de explicar la evolución como finalista en lugar de como resultado de cambios aleatorios adaptativos (trampa en la que caemos a menudo consciente o inconscientemente en el lenguaje coloquial a la hora de explicar la evolución). Como quiera que sea (no sé nada de evolución y el tema es muy debatido entre los expertos), para mí, además de la belleza de los relatos, resulta genial que a finales del siglo XIX Kipling incluyera en sus cuentos nociones rudimentarias de evolución.

El misterio de cómo se forman las manchas en la piel no reside solo en cual es su origen evolutivo, sino también en cómo se forman en la práctica: en sus generadores genéticos, su embriogénesis, su fisiología, (ver el artículo de Hoekstra 2006). Este problema forma parte de un tipo más general de problemas a los que el biólogo y matemático escocés D’Arcy Thompson prestó atención en su obra clásica “Sobre el crecimiento y la forma” (1917). Hay mucha bibliografía al respecto. El prolífico editor y divulgador Philip Ball tiene una trilogía reciente que me encantó leer, “Nature’s patterns: a tapestry in three parts. Shapes. Flow. Branches”. Para los sesudos expertos físico-matemáticos, una referencia muy completa es el trabajo de revisión de Cross y Hohenberg “Pattern formation outside equilibrium”, que se basa en modelos
Murray
morfogenéticos de reacción-difusión (propuestos por vez primera por el genio de Alan Turing en 1952), y en patrones creados por la dinámica de los sistemas vivos, como los trabajos de Murray (ver su artículo en Scientific American en la lista de referencias).
Entre otros específicos tratan el problema de los dibujos en la piel de mamíferos en su ecuación 11.8 y las figuras 94 y 95. Para los sesudos expertos en genética, Eizirik et al (2010) deducen que los dibujos (usando gatos como modelo experimental) se forman por la sucesión consecutiva de dos procesos diferenciados: en primer lugar un mecanismo de desarrollo orientado espacialmente que produce un patrón específico de diferenciación celular, seguido de un mecanismo de pigmentación orientada que regula los perfiles de síntesis de melanina sobre las células del patrón anterior.Eizirik_fig3

Las cebras, ¿son blancas con rallas negras o negras con rayas blancas? Prothero y Schoch (2003) demostraron que la segunda es la opción correcta. La piel base de la cebra es negra, y sobre ella se expresan las bandas blancas. Recordemos de una entrada anterior en este blog (Azul) que la coloración negra se debe a la expresión de la eumelanina, mientras que los tonos rojizos son debidos a la feomelanina. Así que realmente lo que ocurre en la cebra es que la eumelanina deja de expresarse en las células de la epidermis correspondientes a las zonas blancas. Es como si esas zonas fueran totalmente albinas. ¡Ojo! que las zebras albinas no son completamente blancas, sino que las zonas negras son mucho más claras (grises). Curiosamente, el color base de las cebras jóvenes es pardo, lo que implica que las jóvenes expresan una mezcla de eu- y de feo-melanina, y pierden esta última cuando Young Zebrasson adultas (ver la preciosa foto de Luke Burrage). Me resulta llamativo que los expertos sigan sin ponerse de acuerdo sobre la razón evolutiva de las bandas en la cebra, aunque las explicaciones refieren diversas variantes de camuflaje por confusión visual: por ejemplo, en una manada en movimiento resultaría muy confuso para una leona fijar la atención en una cebra en particular en tal maremagnum de rayas en movimiento. Recientemente Egri et al (2012) han propuesto experimentalmente que las bandas contribuyen a la depolarización de la luz que es con la que se guían los tábanos, de manera que en este caso sería una manera de defenderse de estos tan molestos y peligrosos insectos, más eficiente que el espantarlos con el consabido movimiento de la cola.

De nuevo, encontramos aquí el papel fundamental de la expresión de la melanina. En próximas entradas veremos otros efectos muy interesantes de este versátil polímero en contextos totalmente diferentes de la fisiología animal.

REFERENCIAS:

Los cuentos de así fue, Rudyard Kipling, Editorial AKAL

http://es.wikipedia.org/wiki/Just_So_Stories

J. D. Murray  http://www.crm.umontreal.ca/~durand/Murray-Sc.Am.pdf

http://www.lukeburrage.com/blog/archives/1661

H. E. Hoekstra. 2006. Heredity, 97, 222.

M. C. Cross & P. C. Hohenberg, 1993, Reviews of Modern Physics, 65, 851

E. Eizirik, et al. 2010, Genetics, 184, 267

D. R. Prothero & R. M. Schoch, 2003. Horns, Tusks, and Flippers: The Evolution of Hoofed Mammals. Johns Hopkins Univ Press.

A. M. Turing. 1952. Phil. Trans. R. Soc. London, 237, 37. The Chemical Basis of Morphogenesis.

A. Egri, et al. 2012. Journal of Experimental Biology, 215, 736

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