Cincuenta años de altruismo… evolutivo
Esta vez no se me ha pasado, como en el post sobre caos: se cumplen 50 años de la aparición del artículo “The evolution of altruistic behavior“, de William D. Hamilton [American Naturalist 97, 354-356 (1963)], tres breves páginas que adelantaban un trabajo fundamental de la biología teórica: “The genetical evolution of social behavior“, publicado a principios de 1964 y escrito en realidad antes de la nota de 1963 a la que me refiero. Bill Hamilton tenía entonces 27 años y acababa de consagrarse, con el trabajo de su tesis doctoral, como el teórico de la evolución más importante de la segunda mitad del siglo XX. Pero ¿de qué va esto del comportamiento altruista, y por qué es un problema?
Como ya he dicho otras veces, Darwin fue una de las mentes más brillantes de la historia de la humanidad y, con todo y eso, no fue capaz de resolver un grave problema de su teoría de la evolución: la existencia de comportamientos altruistas. Así describía sus dificultades al respecto en su libro “The Descent of Man“, de 1871 (la traducción es mía): “Aquél que está dispuesto a sacrificar su vida (…), en vez de traicionar a sus camaradas, a menudo no dejará descendencia que herede su noble naturaleza. Por tanto, parece prácticamente imposible (…) que el número de hombres dotados de tales virtudes (…) se incremente por selección natural, es decir, por la supervivencia de los más dotados.” Por decirlo mal y pronto: los buenos y generosos se extinguen debido a esas mismas características. ¿Por qué, entonces, hay una mayoría de gente que se comporta bien con los demás, incluso con los que no conoce y no volverá a ver? ¿Por qué ocurre esto en muchas especies, en particular entre los insectos, en las que hay castas enteras de individuos estériles que se limitan a defender a otros? ¿Cómo se puede explicar evolutivamente el altruismo?
La trayectoria que llevó a Hamilton a abordar este problema no es precisamente la habitual. Nacido en Egipto en 1936, de padres neozelandeses, se crió en Inglaterra, donde a los 12 años ya demostró su carácter intrépido cuando casi se mata al jugar con unas viejas latas de explosivo que había encontrado (perdió falanges de varios dedos y tuvo secuelas en los pulmones). El lugar donde se encontraba más feliz era en el campo, entre plantas e insectos, y muchas veces dormía al raso. Como por otro lado le gustaban las matemáticas, se decidió por estudiar genética en Cambridge, donde encontró a Fisher, una de las grandes influencias de su carrera, más por su libro The Genetical Theory of Natural Selection que por interacción personal. Sin embargo, Fisher y sus ideas no eran precisamente lo mejor visto en Cambridge, y como acostumbraba Hamilton emprendió su propio camino… en solitario. Los biólogos rechazaron ayudarle, porque hablar de la genética del comportamiento en los años 50 se consideraba poco menos que apología del nazismo y finalmente recaló, muy apropiadamente para este blog, en la London School of Economics, bajo la supervisión de Norman Carrier, del departamento de Demografía Humana, que parecía ignorar a partes iguales las dificultades del problema que ni Darwin ni sus discípulos habían logrado resolver, y su mala prensa entre los biólogos.
El trabajo de Hamilton es una primera explicación de la viabilidad del comportamiento altruista, restringida al caso en que los beneficiados comparten genes con su benefactor. Pero ojo con el calificativo ‘restringido’, porque el avance que suponen las ideas de Hamilton es descomunal. Después de todo, ¡en cien años no se había registrado avance alguno! Ese gran salto, la gran idea de Hamilton, fue generalizar el concepto que se venía manejando en evolución, el de fitness (no tengo traducción para esto, ni la usaría aunque la tuviera; Wikipedia propone aptitud). La fitnessde un organismo viene a ser, básicamente, el éxito reproductivo de cada ser vivo: cuántos más descendientes deja, más fitness. Así definida, está claro que realizar actos altruistas reduce lafitness, y con ello la probabilidad de que si hay un gen responsable de esos comportamientos, se pueda propagar a la siguiente generación. Lo que Hamilton hizo fue mostrar que, si se redefine la fitness para incluir a la descendencia de los parientes, es decir, de los individuos relacionados genéticamente con uno, el problema simplemente desaparece.
Es interesante, para entender estas ideas, fijarse en un problema concreto, de los que molestaban sobremanera a Darwin: la existencia de insectos estériles que ayudaban a otros de la colonia. ¿Qué sentido tienen estos individuos de fitness cero? La respuesta a esta pregunta la da la extraña estructura genética de muchos insectos del género Hymenoptera, llamada “haplodiploidía“. Las hembras nacen de huevos fecundados, y (como nosotros) son diploides, tienen un juego de cromosomas de la madre y otro del padre. Los machos, en cambio, sonhaploides: nacen de huevos no fecundados y sólo tienen un juego de cromosomas, el de la madre. Por tanto, las hembras comparten un 50% de los genes de la madre, pero el 100% de los del padre (el único cromosoma de éste pasa entero a la descendencia), por lo que entre ellas, entre las hermanas, comparten el 75% de sus genes, más que una hembra con su propia descendencia, que como ya hemos dicho es el 50%. Por tanto, y simplificando un tanto, no reproduciéndose y ayudando a sus hermanas a sobrevivir “ayudan” a más copias de sus genes. Así pues, el planteamiento del problema en términos de genes revela que el supuesto altruismo de las obreras estériles no es tal, sino que está orientado a propagar sus propios genes.
Pero Hamilton no se detuvo ahí, sino que desarrolló toda una teoría matemática en la que detallaba sus ideas sobre su nuevo concepto. En su cálculo entraba el descenso de fitness que supone a cada individuo un acto altruista y el incremento de fitness que tal acto proporciona al receptor. El resultado es que si el beneficio (B), ponderado por la relación genética entre altruista y receptor (r), es mayor que el coste del acto (C), los genes responsables de ese comportamiento pueden aumentar en las siguientes generaciones: la famosa regla de Hamilton de la selección de parentesco, rB>C. Otros grandes habían intuido la importancia de esa visión genética, como Haldane cuando dijo en 1930 “Daría mi vida por dos hermanos u ocho primos”, pero nadie había sido capaz de formalizarlo y entenderlo como Hamilton.
La publicación del trabajo de Hamilton no fue fácil, y de hecho tiene su morbo. Después de que dos evaluadores no fueran capaces de entender el artículo, el editor de Journal of Theoretical Biology envió el artículo a John Maynard-Smith, discípulo de Haldane, que sí logró entenderlo aunque con bastante esfuerzo, y recomendó aceptarlo con revisiones y dividirlo en dos partes, una más expositiva y una más “dura” matemáticamente. Maynard-Smith estaba trabajando sobre el concepto de selección de grupo, en lo más alto de la polémica por entonces, y el resultado de Hamilton acabó de inspirarle. Así, en 1964 publicó en Nature “Group selection and kin selection“, dónde mostraba que aquella solo era posible bajo condiciones muy restrictivas y exponía la viabilidad de la selección de parentesco, utilizando por primera vez el nombre “inclusive fitness“, como se ha conocido desde entonces a la fitness generalizada de Hamilton. Entretanto, Hamilton trabajaba en la revisión de su artículo, y como su beca se terminaba, y tenía que publicar, escribió una nota de tres páginas que envió a Nature y que fue rechazada, apareciendo finalmente en American Naturalist hace cincuenta años.
Las dificultades no sólo acompañaron la publicación del artículo de Hamilton, sino que ya no abandonaron a su idea central. La visión de la evolución centrada en los genes están en la base del famoso libro de Dawkins, “El gen egoísta“, en el que plantea que el gen, y no el individuo, es realmente la unidad de selección sobre la que actúa la evolución. El éxito de ventas del libro hizo muy popular el concepto, pero a la vez empezó a crear polémicas y divisiones en las que se mezclaba hasta el marxismo con la biología. Y la verdad es que el concepto de inclusive fitnesstiene sus detractores hasta hoy: en 2010, Nowak, Tarnita y Wilson publicaron un artículo en Nature en el que pretendían desmontar la teoría de Hamilton, que fue inmediatamenterespondido por más de 160 biólogos de primera línea (Nowak y Wilson vuelven esta semana a la carga y es de suponer que recibirán otra respuesta masiva). Entre discusión y discusión, en estos cincuenta años la regla de Hamilton y la selección por parentesco han contribuido a entender muchas aparentes paradojas de la evolución e incluso se han confirmado recientemente en el medio salvaje en un estudio de adopciones entre ardillas rojas.
En cuanto a Hamilton, el artículo de 1963 solo fue el principio de una larga serie de contribuciones fundamentales a la teoría evolutiva, entre las que destaca su siguiente trabajo sobre tasas de sexos extraordinarias, es decir, especies en las que el número de machos y hembras no está en relación 1:1. No sólo abrió una nueva área de investigación, sino que introdujo el concepto de “estrategia invencible”, que posteriormente Maynard-Smith y George Price (un personaje que tiene también mucho que ver con Hamilton y que merece un post por sí sólo; hay una reciente biografía aquí, de la que he tomado algunas ideas para este post y donde se cuenta, por ejemplo, que Hamilton llegó a exigir a Nature que publicaran un trabajo de Pricepara autorizarles a publicar otro suyo, ya aceptado) formalizarían como “estrategia evolutivamente estable“, que en muchas ocasiones coincide con el concepto de equilibrio de Nash. Y, como sabía que su inclusive fitness sólo explicaba el altruismo hacia los parientes, siguió estudiando el tema y de nuevo obtuvo otro resultado pionero con el politólogo Robert Axelrod, con el que publicó “The evolution of cooperation“, artículo del que, para apreciar su influencia, diré sólo que tiene casi 24000 citas, y me dejo hablar del tema para otro post.
Hamilton era un genio. Publicó poco, se prodigaba lo justo en el papel couché de la ciencia, siguió encontrándose mejor en el campo que escribiendo artículos, pero todo lo que publicaba eran ideas y líneas de investigación nuevas y fundamentales. Murió como buen altruista: para investigar el origen del virus del SIDA, y la hipótesis de que se hubiera originado en ciertas vacunas de polio, hizo una expedición al Congo para investigar poblaciones de primates, contrajo la malaria y murió en Londres en 2000, a los 64 años. Quién sabe qué más hubiera hecho si hubiera vivido; pero lo que nos dejó es ya impresionante.
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