Evolución, ciencia y sociedad

[Teorías de la evolución]

Sea cual sea la perspectiva filosófica que adoptemos sobre la ciencia, una cuestión resulta fundamental: una teoría científica es un sistema organizado de explicaciones que permite comprender numerosos fenómenos naturales mediante principios relacionados entre sí. No se trata de una ocurrencia, una simple suposición ni una idea que alguien inventó porque le pareció interesante. Las teorías buscan explicar por qué suceden determinados fenómenos, cómo se relacionan y qué consecuencias deberían observarse si sus explicaciones son correctas. Por ejemplo, la teoría celular permite comprender la organización de los organismos, mientras que la teoría de la evolución explica la transformación de las poblaciones biológicas y sus relaciones de parentesco a través del tiempo. Ambas integran numerosos conocimientos obtenidos mediante diferentes procedimientos de investigación.

Figura 1. [David Goodstein y El universo mecánico y más allá]. El físico estadounidense revolucionó la divulgación científica mediante una serie de 52 episodios que combinaron experimentos, matemáticas, animaciones computacionales e historia de la ciencia. Su traducción al español facilitó su utilización en instituciones educativas latinoamericanas, promoviendo la comprensión de fenómenos físicos y la enseñanza de las teorías científicas.

Desde algunas perspectivas de la filosofía de la ciencia, especialmente aquellas que cuestionan las interpretaciones excesivamente rígidas del método científico, las teorías constituyen herramientas indispensables para interpretar las observaciones. En otras palabras, los datos científicos no hablan por sí solos: necesitan ser organizados, comparados y comprendidos dentro de un sistema explicativo. Esto no significa que podamos acomodarlos a nuestro antojo. Una interpretación científica debe ser compatible con las evidencias disponibles y permanecer abierta a nuevas comprobaciones. Precisamente por eso, una teoría puede modificarse cuando aparecen descubrimientos que permiten mejorarla (Lombrozo et al., 2008).

El físico y educador David Goodstein planteaba una reflexión interesante en la serie documental El universo mecánico y más allá: ningún modelo científico representa perfectamente toda la complejidad de la naturaleza. Siempre existen limitaciones, simplificaciones o situaciones que requieren nuevas explicaciones. Cuando encontramos una observación que parece contradecir nuestros conocimientos, debemos preguntarnos qué está sucediendo. ¿Cometimos un error experimental? ¿Nuestros instrumentos funcionaban correctamente? ¿Estamos interpretando adecuadamente las mediciones? ¿O encontramos una evidencia que obliga a revisar nuestras explicaciones? Estas preguntas son importantes porque muestran que la ciencia no funciona como una colección de verdades intocables.

Aquí debemos distinguir tres conceptos que frecuentemente se confunden: observación, hipótesis y teoría científica. Una observación consiste en reconocer o medir alguna característica de la naturaleza. Una hipótesis propone una explicación concreta que puede contrastarse mediante evidencias empíricas. Una teoría, en cambio, integra múltiples conocimientos y permite generar nuevas hipótesis. No obstante, estas categorías no representan necesariamente una escalera donde las hipótesis ascienden hasta convertirse en teorías y, finalmente, en leyes. Una ley científica describe determinadas regularidades, mientras que una teoría ofrece explicaciones más amplias sobre los fenómenos. Ambas cumplen funciones diferentes dentro de la investigación.

Las hipótesis científicas pueden ponerse a prueba mediante experimentos, observaciones de campo, comparaciones o modelos matemáticos. En biología evolutiva, por ejemplo, también podemos investigar acontecimientos del pasado mediante el registro fósil, la anatomía comparada y las secuencias de ADN. No necesitamos observar personalmente un acontecimiento ocurrido hace millones de años para estudiar sus consecuencias. La evidencia conservada permite reconstruir determinados aspectos de la historia natural, aunque algunas reconstrucciones sean más completas que otras. La investigación histórica de la naturaleza utiliza procedimientos rigurosos, aun cuando no pueda repetir los acontecimientos originales (Hunt, 2010).

Por consiguiente, cuando alguien afirma que la evolución es «solamente una teoría», generalmente está utilizando la palabra teoría en su sentido coloquial, como sinónimo de conjetura. Pero la teoría evolutiva posee el mismo carácter científico general que la teoría atómica, la teoría electromagnética o la teoría celular. Su condición de teoría no disminuye su validez. Lo importante es examinar las evidencias, sus explicaciones y la capacidad para responder nuevas preguntas. Tampoco debemos confundir el reconocimiento de la evolución biológica como fenómeno ampliamente documentado con la discusión sobre los mecanismos responsables de determinados cambios.

Podemos establecer una analogía histórica con la teoría atómica. La propuesta de John Dalton fue extraordinariamente importante, pero el modelo atómico moderno incorpora descubrimientos que Dalton desconocía. Algo semejante sucede con Darwin: sus explicaciones transformaron la biología, aunque la teoría evolutiva contemporánea contiene conocimientos de genética, biología molecular y otras disciplinas que no estaban disponibles durante su época. Por ejemplo, Darwin carecía de una explicación adecuada sobre los mecanismos de la herencia genética, cuestión fundamental para comprender cómo se conserva la variabilidad entre generaciones (Charlesworth & Charlesworth, 2009).

Esta capacidad de modificar las explicaciones sin abandonar necesariamente todos sus principios es una característica del desarrollo científico. Thomas S. Kuhn llamó ciencia normal a la investigación realizada dentro de un marco conceptual compartido por una comunidad científica. Dicho marco permite formular problemas comunes, seleccionar métodos y establecer criterios de evaluación. Sin embargo, cuando determinados problemas persisten, los investigadores pueden discutir sus fundamentos. La historia de la biología ofrece numerosos ejemplos de estas transformaciones, especialmente cuando examinamos cómo diferentes disciplinas comenzaron a estudiar problemas comunes (Kutschera & Niklas, 2004).

La evolución en la escuela

El carácter controversial de la teoría de la evolución probablemente explica por qué despierta tanta curiosidad fuera de los laboratorios y las universidades. No resulta habitual encontrar discusiones públicas tan intensas sobre la teoría celular, los modelos atómicos o la mecánica clásica. ¿Qué tiene de especial la evolución para provocar reacciones tan diferentes? Una parte de la respuesta está relacionada con las preguntas que intenta resolver. La evolución no solamente estudia organismos antiguos o especies desaparecidas: también incluye a los seres humanos dentro de la historia natural. Esto puede entrar en conflicto con determinadas interpretaciones culturales, filosóficas y religiosas sobre nuestra posición en el mundo.

Durante la Ilustración y los siglos posteriores, las ciencias naturales comenzaron a ofrecer explicaciones cada vez más completas sobre fenómenos que anteriormente habían sido interpretados mediante tradiciones religiosas o filosóficas. Sin embargo, sería incorrecto presentar toda esta historia como una guerra permanente entre ciencia y religión. Las relaciones entre ambas han sido bastante más complejas. Algunos investigadores encontraron contradicciones entre sus descubrimientos y determinadas interpretaciones religiosas, mientras otros combinaron sus convicciones personales con una intensa actividad científica. Por eso, reducir el problema a una lucha entre científicos ateos y creyentes que rechazan la ciencia produce una imagen histórica demasiado simplificada (Reiss, 2009).

Figura 2. Tomás de Aquino: la razón frente al fundamentalismo religioso. Filósofo medieval que defendió la compatibilidad entre fe, razón y conocimiento natural, contribuyendo al desarrollo de la filosofía escolástica. Su legado favoreció el pensamiento racional dentro del cristianismo y ofrece un referente para comprender la importancia del debate intelectual frente al dogmatismo religioso y la intolerancia de cualquier tradición.

 

Consideremos algunos ejemplos. Gregor Mendel, uno de los fundadores de la genética, fue un religioso agustino. Georges Lemaître, quien realizó contribuciones fundamentales a la cosmología moderna, fue sacerdote católico. Francisco J. Ayala, importante investigador en biología evolutiva, también reflexionó ampliamente sobre las relaciones entre ciencia y religión. Estos casos muestran que la identidad religiosa de una persona no determina automáticamente su posición frente a los conocimientos científicos. Las creencias personales, las interpretaciones religiosas y el ejercicio de la investigación constituyen dimensiones que pueden relacionarse de distintas maneras.

Existe, por ejemplo, la percepción de que la evolución biológica necesariamente demuestra o niega la existencia de Dios. Sin embargo, conviene distinguir entre una explicación científica de los procesos naturales y una afirmación filosófica sobre la existencia de realidades sobrenaturales. La ciencia estudia fenómenos que pueden investigarse mediante observaciones, mediciones y evidencias verificables. Su tarea no consiste en resolver todas las preguntas imaginables, sino aquellas para las cuales podemos construir y contrastar explicaciones con procedimientos científicos. Esta distinción resulta especialmente importante cuando enseñamos evolución a estudiantes con diferentes sistemas de creencias (Mead & Scott, 2010).

En este punto encuentro especialmente interesante una reflexión vinculada con Tomás de Aquino. El filósofo medieval advertía sobre los problemas que podían surgir cuando una persona defendía afirmaciones relacionadas con la naturaleza sin conocer suficientemente los argumentos racionales disponibles. También distinguía entre las causas primeras y las causas secundarias. Dentro de su pensamiento teológico, Dios constituía la causa primera, mientras que las causas secundarias permitían explicar numerosos acontecimientos mediante relaciones propias del mundo natural.

Podemos emplear esta distinción como una analogía pedagógica, aunque no debemos confundirla exactamente con el funcionamiento de la ciencia contemporánea. En la investigación científica utilizamos explicaciones que pueden examinarse mediante procesos naturales. Este procedimiento recibe el nombre de naturalismo metodológico. No afirma necesariamente que solamente exista la naturaleza; establece que las explicaciones científicas deben poder contrastarse mediante evidencias accesibles a la investigación. Si queremos explicar la aparición de una característica biológica, necesitamos identificar procesos que puedan estudiarse, no simplemente atribuir el fenómeno a una voluntad imposible de comprobar.

Dicho de una manera menos solemne, la ciencia funciona como un juego con reglas: debemos explicar los fenómenos mediante mecanismos que puedan investigarse. Si cada vez que aparece una pregunta difícil respondemos que una fuerza sobrenatural produjo el resultado, hemos terminado el juego antes de comenzar. No porque esa respuesta haya sido refutada mediante un experimento, sino porque no permite establecer hipótesis contrastables. ¿Qué mediríamos? ¿Qué observación permitiría distinguir una explicación correcta de otra incorrecta? ¿Cómo sabríamos si nuestra respuesta necesita modificarse? Sin estas posibilidades, difícilmente podemos desarrollar una investigación científica.

Mi propósito como docente no consiste en determinar las creencias personales de los estudiantes. Cada uno debe construir sus propias convicciones. Lo que sí me corresponde es enseñar correctamente los conceptos evolutivos y evitar que sus significados sean deformados por prejuicios o interpretaciones equivocadas. No tengo que exigir que alguien adopte determinada postura filosófica, pero sí puedo pedirle que comprenda adecuadamente una explicación antes de criticarla. En otras palabras: conozca los conceptos, examínelos, cuestione sus argumentos, pero no los transforme en una caricatura para después declarar que ha demostrado que son falsos.

La investigación educativa muestra que comprender una explicación científica y aceptarla personalmente no son exactamente lo mismo. También señala que los estudiantes pueden mantener concepciones alternativas incluso después de recibir enseñanza formal. Por ello, un tratamiento adecuado debe permitir identificar las ideas previas, discutir sus fundamentos y comparar explicaciones con evidencias científicas. En este sentido, enseñar evolución requiere comprender tanto los contenidos biológicos como las dificultades que encuentran los estudiantes para interpretarlos (Sinatra et al., 2008; Reiss, 2009).

Independencia de la teoría de la evolución con respecto a otros campos de investigación

Antes de continuar, debemos resolver una confusión bastante frecuente: la palabra evolución no significa exactamente lo mismo en todas las disciplinas científicas. En el lenguaje cotidiano podemos utilizarla para describir cualquier transformación: la evolución de un automóvil, de una sociedad, de una tecnología o incluso de nuestras costumbres. En estos casos, el término simplemente indica que algo ha cambiado con el paso del tiempo. Sin embargo, la evolución biológica posee un significado mucho más específico, relacionado con las transformaciones hereditarias que experimentan las poblaciones de organismos a través de generaciones sucesivas.

Podemos utilizar la expresión paradigma evolutivo, en un sentido amplio, para referirnos a una perspectiva según la cual el universo y sus componentes han experimentado transformaciones históricas. No obstante, esta expresión no identifica una teoría única capaz de explicar todos esos acontecimientos. Los mecanismos responsables de la formación de una galaxia no son los mismos que permiten estudiar la aparición de una especie. Para evitar confusiones, conviene reconocer tres grandes problemas científicos relacionados con diferentes aspectos de esa historia.

El primero corresponde al origen y evolución del universo. Se trata de un campo investigado principalmente mediante la física, la astronomía y la cosmología. Sus investigadores estudian, entre otros problemas, la expansión del universo, la formación de las galaxias y las transformaciones de la materia. El modelo cosmológico del Big Bang describe la evolución temprana del universo desde un estado extremadamente caliente y denso, pero no constituye por sí mismo una explicación definitiva sobre el origen absoluto de todo lo existente. Tampoco intenta explicar directamente cómo aparecieron los organismos.

Figura 3. [La dificultad de comprender el mundo natural]. La biodiversidad comprende millones de especies, numerosas todavía desconocidas, cuyas características dificultan su clasificación taxonómica. La evolución convergente, las complejas relaciones filogenéticas y las interacciones ecológicas exigen combinar diferentes métodos de investigación. Comprender esta diversidad permite reconstruir la historia evolutiva y desarrollar estrategias para conservar los ecosistemas del planeta.

El segundo problema corresponde al origen de la vida, conocido científicamente como abiogénesis. Aquí participan principalmente la química, la bioquímica, la física y determinadas ramas de la biología. La pregunta fundamental consiste en comprender cómo pudieron surgir los primeros sistemas vivos a partir de procesos anteriores a la existencia de organismos. Entre los antecedentes históricos de este campo encontramos las propuestas de Aleksandr Oparin y J. B. S. Haldane, quienes contribuyeron a establecer la posibilidad de investigar el problema mediante procesos químicos naturales. Actualmente existen diferentes hipótesis sobre las condiciones y los mecanismos implicados, pero todavía no contamos con una reconstrucción completa y consensuada de todos los acontecimientos que condujeron a los primeros seres vivos.

Figura 4. [El juicio de Scopes y la enseñanza de la evolución]. En 1925, John Scopes fue procesado por enseñar la evolución humana en Tennessee. El juicio enfrentó la educación científica con restricciones religiosas y legales. Aunque su condena fue anulada, la prohibición continuó vigente durante décadas, afectando los libros de biología y la enseñanza de la evolución.

Finalmente, encontramos la evolución de los organismos, que constituye nuestro verdadero objeto de estudio. Aquí investigamos cómo cambian las poblaciones biológicas, cómo se transmiten las variaciones hereditarias y de qué manera se relacionan las especies actuales y desaparecidas. La teoría evolutiva moderna integra conocimientos procedentes de numerosas disciplinas, especialmente la genética de poblaciones, la sistemática, la paleontología y la biología molecular. Sus explicaciones se desarrollaron mediante diferentes procesos de integración científica que adquirieron especial importancia durante el siglo XX (Kutschera & Niklas, 2004).

Esta última distinción tiene una consecuencia importante: la teoría de la evolución biológica no necesita resolver primero el origen del universo ni reconstruir completamente la aparición de los primeros organismos para investigar los cambios posteriores de la vida. Los tres problemas están relacionados históricamente, pero poseen preguntas, métodos y evidencias diferentes. Una dificultad todavía no resuelta en las investigaciones sobre abiogénesis no invalida automáticamente los conocimientos sobre herencia genética, transformación de poblaciones o parentesco evolutivo.

En la actualidad también encontramos discusiones sobre la ampliación de la síntesis evolutiva moderna. Algunos investigadores proponen incorporar con mayor protagonismo determinados procesos biológicos que consideran insuficientemente representados en los modelos tradicionales. Otros sostienen que las herramientas existentes ya permiten estudiar esos fenómenos sin necesidad de una reorganización profunda. Estas posiciones forman parte de un debate científico legítimo; no significa que la teoría sintética haya sido reemplazada oficialmente por una nueva teoría universalmente aceptada (Laland et al., 2015).

Por ahora, cuando utilicemos la palabra evolución dentro de esta unidad, nos referiremos específicamente a la evolución biológica. Mantener esta delimitación nos permitirá examinar las explicaciones científicas sin mezclar problemas distintos, aunque podamos reconocer sus conexiones históricas y conceptuales.

El problema a resolver por las teorías evolutivas

Cualquier teoría evolutiva debe enfrentarse a una pregunta fundamental: ¿cómo podemos explicar la extraordinaria diversidad de los seres vivos mediante procesos naturales? Basta observar un bosque, un arrecife de coral o una colección de insectos para reconocer organismos con formas, tamaños, colores y estructuras muy diferentes. Algunos presentan semejanzas evidentes, mientras otros parecen no compartir prácticamente ninguna característica. Sin embargo, todos forman parte del mundo biológico y poseen determinadas propiedades comunes. ¿De dónde proceden esas semejanzas? ¿Por qué existen tantas diferencias? ¿Las especies han permanecido siempre iguales o han experimentado transformaciones a través del tiempo?

Durante varios siglos, numerosos naturalistas europeos intentaron organizar los organismos mediante categorías relativamente estables. La clasificación biológica resultaba indispensable para distinguir animales, plantas y otros seres vivos, pero también planteaba dificultades. Algunos organismos podían agruparse con facilidad gracias a sus características visibles; otros presentaban combinaciones que complicaban las divisiones tradicionales. A esto debemos añadir que el conocimiento europeo de la biodiversidad mundial era limitado en comparación con el disponible actualmente. No significa que las sociedades de otros continentes desconocieran sus propios organismos, sino que buena parte de esa información todavía no había sido incorporada a los sistemas académicos europeos.

Durante los grandes viajes de exploración de los siglos XV y XVI, y especialmente en las expediciones científicas posteriores, comenzaron a circular numerosas descripciones de organismos procedentes de diferentes regiones del planeta. Las colecciones de historia natural aumentaron considerablemente y los investigadores encontraron dificultades para acomodar tanta diversidad dentro de categorías demasiado rígidas. Las semejanzas anatómicas entre organismos distintos comenzaron a plantear preguntas importantes sobre sus posibles relaciones naturales. En algunos casos, la morfología comparada mostraba estructuras semejantes que podían desempeñar funciones diferentes; en otros, organismos aparentemente similares presentaban diferencias internas importantes.

Figura 5. [La importancia de la evolución en la biología y la escuela]. La evolución biológica unifica las diferentes ramas de la biología, explicando la biodiversidad, las adaptaciones y el parentesco entre especies. Su enseñanza desarrolla el pensamiento científico y permite comprender problemas actuales como la resistencia bacteriana, las transformaciones ambientales y la conservación de los ecosistemas mediante conocimientos fundamentados en evidencias.

Paralelamente, el estudio de los fósiles abrió una nueva dimensión del problema. Los restos conservados en diferentes estratos geológicos mostraban organismos que no siempre correspondían con especies conocidas. Algunos poseían características sorprendentes, mientras otros recordaban parcialmente a organismos actuales. La existencia de especies desaparecidas obligaba a considerar que la diversidad biológica del pasado no había sido exactamente igual a la del presente. Así, la naturaleza comenzó a interpretarse no solamente como una colección de formas vivientes, sino también como una historia que podía investigarse mediante sus restos materiales.

No obstante, debemos evitar imaginar que todos los vacíos entre grupos de organismos comenzaron a llenarse ordenadamente, como si las especies formaran una escalera continua. La clasificación de los seres vivos no equivale necesariamente a una secuencia lineal de transformaciones. Además, el registro fósil es incompleto, porque la conservación de un organismo depende de condiciones particulares. Muchas especies desaparecieron sin dejar restos conocidos, mientras otras se encuentran representadas por unos pocos fragmentos. Los investigadores deben reconstruir esa historia utilizando la información disponible, reconociendo sus limitaciones y comparando distintas evidencias (Hunt, 2010).

Para la época de Darwin, los naturalistas ya conocían numerosos fósiles, aunque el registro seguía siendo bastante fragmentario. Las expediciones, las colecciones biológicas y los estudios geológicos habían proporcionado suficientes problemas como para cuestionar algunas explicaciones tradicionales sobre el origen de las especies. Lo interesante es que estos descubrimientos no conducían automáticamente a una única respuesta. Diferentes investigadores podían examinar las mismas observaciones y proponer explicaciones distintas. Precisamente allí encontramos el problema que estudiarían las teorías evolutivas: construir modelos capaces de explicar la diversidad, las semejanzas anatómicas, la distribución de los organismos y las transformaciones documentadas en la historia de la vida, utilizando argumentos que pudieran someterse a evaluación científica.

La dificultad era enorme. No bastaba con afirmar que las especies cambiaban; también resultaba necesario explicar qué evidencias apoyaban esa posibilidad, cómo podían investigarse los cambios y por qué algunas interpretaciones resultaban más satisfactorias que otras. Esta búsqueda exigía comparar observaciones procedentes de diferentes campos y reconocer que una explicación científicamente adecuada debía abarcar tanto los organismos actuales como aquellos que solamente conocemos mediante el registro paleontológico.

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