Los pinzones de Darwin son los emblemas de la evolución. Los pájaros que vio en las islas Galápagos durante su famoso viaje alrededor del mundo en 1831-1836 cambiaron su pensamiento sobre el origen de las nuevas especies y, con el tiempo, el de los biólogos del mundo.
Darwin se preguntó sobre los cambios de forma de los picos de las aves de una isla a otra. Los llamados pinzones de cactus tienen picos más largos y puntiagudos que sus parientes los pinzones de tierra. Los picos de los pinzones de curruca son más finos y puntiagudos que los de ambos. Estas adaptaciones los hacen más aptos para sobrevivir con los alimentos disponibles.
Investigadores de la Facultad de Medicina de Harvard han llevado la historia un paso más allá. Utilizando modernos análisis genéticos, han encontrado una molécula que regula los genes implicados en la conformación de los picos de los pinzones de Darwin. «La calmodulina es una proteína que se une y activa ciertas enzimas, lo que desencadena una señal que acaba por activar o desactivar genes específicos», explica Arkhat Abzhanov, biólogo evolutivo de Harvard. Estas señales alteran el comportamiento de las células responsables de la escultura del pico.
Los miembros del equipo de investigación recibieron permiso para recoger huevos de pinzones del Parque Nacional de Galápagos, un grupo de islas rocosas en el Océano Pacífico, a unas 600 millas al oeste de Ecuador. Las hembras de pinzón ponen nidadas de cuatro a cinco huevos, uno por día. Para evitar la interrupción y el abandono de los nidos, los investigadores tomaron sólo el tercer huevo puesto.
En el Departamento de Genética de la Escuela de Medicina de Harvard, se examinaron 26 embriones de aves, utilizando chips de genes que revelan qué genes son más activos en las cabezas de los pinzones en desarrollo. A continuación, se cotejó esta actividad con el tamaño y las formas de los picos de los adultos.
La investigación pronto se centró en la calmodulina como el interruptor que puede activar los genes implicados en el aumento de la longitud del pico. Esta proteína nunca antes se había implicado en el desarrollo de los cráneos y las caras de ningún pájaro.
«Descubrimos que la calmodulina se expresaba efectivamente a niveles detectables más altos en los pinzones de cactus en comparación con los pinzones de tierra, y por tanto se asociaba con sus picos más largos», dice Clifford Tabin, profesor de genética. «Este nivel más alto es relevante desde el punto de vista biológico y funcionalmente importante para dar forma a los picos alargados, que se utilizan de forma especializada para sondear las flores y los frutos de los cactus en busca de polen, néctar y semillas». La misma oleada de calmodulina no se encontró en pinzones terrestres de pico más romo.
Un pico en la evolución
Cuando Charles Darwin vio por primera vez las Islas Galápagos las describió como 10 islas «situadas bajo el ecuador». Señaló que se originaron como volcanes y que estaban plagadas de cráteres. «Algunos de los cráteres, que coronan las islas más grandes, son de un tamaño inmenso, y se elevan a una altura de entre tres y cuatro mil pies.»
Observando las diferencias en los hábitos de alimentación de los pinzones, Darwin escribió que los pinzones de cactus «pueden verse a menudo trepando por las flores de los grandes cactus». Al ver la diversidad de picos y otras estructuras en los pinzones estrechamente emparentados, escribió en su cuaderno, «uno podría realmente pensar que una especie había sido tomada y modificada para diferentes fines»
Darwin elaboró esta idea cuando publicó su bomba intelectual, el «Origen de las Especies», unos 25 años después, en 1859. Especuló que las aves, parecidas a los estorninos, llegaron a las islas Galápagos por el viento. La evolución se impuso y los distintos grupos desarrollaron dietas diferentes. Cuando, escribió, «un inmigrante se asentó por primera vez en una de las islas, … sin duda estaría expuesto a diferentes condiciones en las diferentes islas (donde) tendría que competir con un conjunto diferente de organismos. … Entonces, la selección natural probablemente favorecería diferentes variedades en las diferentes islas».
En otras palabras, los picos cambiaron a medida que las aves desarrollaron diferentes gustos por las frutas, las semillas o los insectos recogidos del suelo o los cactus. Los picos largos y puntiagudos hacían que algunos de ellos fueran más aptos para recoger las semillas de los frutos de los cactus. Los picos más cortos y robustos eran más adecuados para comer semillas del suelo. Con el tiempo, los inmigrantes se convirtieron en 14 especies distintas, cada una con su propio canto, preferencias alimentarias y formas de pico. Los pinzones curruca, por ejemplo, capturan insectos con picos más afilados y delgados que los de los comedores de cactus.
Para el futuro, señala Abzhanov, «quedan otros siete u ocho pinzones Darwin de pico único por explorar. Estos pájaros son un punto de partida ideal, ya que están estrechamente relacionados pero son muy diversos en cuanto a forma y estructura.
«También esperamos que la calmodulina sea importante en otros grupos de pájaros de pico largo. Sin embargo, esto no va a ser toda la historia para aves como las cigüeñas y los ibis. El aumento de la actividad de la calmodulina conduce a un modesto incremento del 10-14 por ciento en la longitud del pico, lo que coincide bien con las diferencias de longitud entre los pinzones de cactus y los de tierra, pero podrían ser necesarios mecanismos adicionales para conseguir picos aún más largos.»
Abzhanov, Tabin y sus colegas de Harvard, Princeton y el Instituto de Patología Molecular de Viena (Austria) publicaron el resultado de su investigación sobre los pinzones en el número del 3 de agosto de la revista Nature. Preguntado por la posibilidad de que haya calmodulina en las cabezas de los humanos, Abzhanov responde: «En este momento no sabemos si los mamíferos en general o los humanos en particular emplean la calmodulina durante el desarrollo de sus cráneos y caras. Sin embargo, es muy probable, ya que la calmodulina parece estar implicada en procesos muy básicos del desarrollo craneofacial. Sabemos que se expresa en el momento y lugar adecuados en el desarrollo de los embriones de ratón. No cabe duda de que seguiremos investigando su función durante el desarrollo de los ratones y los pollos».
