La evolución del ojo

El ojo en cámara es uno de los órganos más complejos que poseen los mamíferos. Existen otros tipos de ojos, como los ojos compuestos de los insectos. La complejidad de estructuras y tejidos que hay dentro del ojo, y la necesaria proporción en tamaños y distancias que precisan para su correcto funcionamiento es asombrosa, difícilmente igualada en otros órganos.

El estudio de la embriología y la anatomía comparada del sistema visual es apasionante aunque complicado. En principio sería un tema de escasa relevancia para el público general, si no fuera porque se utiliza como pseudoargumento (falso argumento) para una pseudoteoría científica (una hipótesis que pretende seguir el método científico, sin hacerlo). Hablo del diseño inteligente.

Evolución

Todo el mundo sabe lo que es la evolución. No voy ahora a describir en qué consiste, para el que le interese el tema aconsejo visitar el enlace anterior a la Wikipedia, o cualquiera de los blogs que hay sobre el tema (enlazo algunos: PaleoFreak, Evolucionarios , Evolutionibus, etc). Pero quiero aclarar un detalle sobre terminología. Se llama “teoría de la evolución”, no porque no se haya demostrado. El término “teoría” aplicado a ciencia no tiene el mismo significado que cuando utilizamos un lenguaje más coloquial. Cuando tenemos una idea o un modelo de trabajo que no está demostrado pero es razonable desde el punto de vista científico, hablamos de hipótesis. Cuando hay un buen número de experimentos que apoyan esa hipótesis, pasa a ser una teoría, que debemos entenderla como el grado más alto de certeza en un modelo científico. Todas las verdades de la ciencia, por la propia definición de ciencia, son revisables y falsables. Así, conforme aumentamos en conocimiento, vamos reemplazando las teorías por otras más completas. Los modelos se amplían, se afinan, pero las cosas que antes eran ciertas, luego no dejan de serlo de un plumazo;  simplemente se matiza el ámbito, las condiciones, los límites.

Me explicaré con un ejemplo. Newton formuló su teoría sobre gravitación universal, relacionando la fuerza de la gravedad entre dos cuerpos con sus masas y sus distancias. Más tarde, Einstein “demostró” que la teoría de Newton era errónea, porque, entre otras cosas, a velocidades próximas a la luz la fórmula de Newton era inexacta. Formuló su propia teoría, que predice correctamente el comportamiento de la gravedad a todas las velocidades. Pero, ¿eso significa que la gravedad no es lo que pensábamos que era?. Hemos ampliado nuestro conocimiento sobre este fenómeno físico, y podemos entenderlo ahora como un “cambio geométrico del espacio-tiempo”, más que como una fuerza en un espacio-tiempo lineal. Pero no deja de ser cierto lo que Newton decía. Los efectos gravitatorios entre dos cuerpos dependen de su masa y su distancia. Y para las masas, distancias y velocidades que manejamos habitualmente, las fórmula de Newton nos sirve.

Pasa lo mismo con la evolución. Es una teoría con una abrumadora evidencia científica. La teoría está incompleta, todavía nos queda mucho por saber sobre los diferentes mecanismos que concurren. Pero que las especies evolucionan y dan lugar a otras especies, no hay duda.

Creacionismo y diseño inteligente

El creacionismo es la creencia contraria a la evolución, que todas las especies se originaron (fueron creadas) tal como están. Existen diferentes variantes del creacionismo original, algunos admiten cierto grado de evolución en una misma especie a lo largo del tiempo, pero sin que unas especies den lugar a otras. Una variante más refinada y moderna del creacionismo es el diseño inteligente. Y es peligrosa porque se “disfraza” de ciencia. Parece que se trata de una conclusión científica, como si los hechos objetivos apoyaran esta creencia. A grandes rasgos, el diseño inteligente dice que algunas estructuras biológicas (tanto a nivel celular como a nivel anatómico) son demasiado complejas como para ir desarrollándose paulatinamente como fruto de la evolución.

En el caso concreto del ojo, defienden que el ojo sólo funciona correctamente cuando “está terminado”, con todas las estructuras correctas, proporcionadas y desarrolladas. Suponiendo un posible paso intermedio, para un animal con “medio ojo”, ese órgano no le serviría para nada, la evolución no favorecería el desarrollo de ése órgano que no es útil.

Bien, en el mejor de los casos, este tipo de argumentos demuestra falta de humildad. Que uno no entienda o no pueda asimilar cómo puede evolucionar un órgano tan complejo, es una cosa. Que de ahí uno deduzca que la evolución mediante mutaciones al azar no es posible, hay un gran trecho. Quizá a uno le queda mucho por entender o investigar.

La evolución del ojo

El caso es que la evolución del ojo, entendido de forma general, no es un misterio. El desarrollo del aparato visual en el embrión y la anatomía comparada con otras especies animales nos da muchas pistas. Digamos que tenemos muchos “eslabones” intermedios, ojos a medio desarrollar en animales existentes, que nos indican qué caminos ha ido tomando la evolución. Quedan muchos detalles por descubrir, por supuesto. Pero no invalida lo que ya sabemos.

Como el tema es complejo, voy a resumir los cambios anatómicos más relevantes, intentando que el público general pueda seguir la explicación. Obligatoriamente, quedarán muchos detalles en el aire.

Por otra parte, hay que entender que el aparato visual es el mejor sistema que ha desarrollado la naturaleza para percibir el entorno. Por ello, la presión evolutiva siempre es alta ante cualquier mínima mejora en este sentido. A lo largo del desarrollo, desde la simple percepción de luz hasta la compleja elaboración de una imagen nítida, en color y tridimensional, cualquier mínima mejora de la calidad visual supone una gran ventaja para el individuo, y multiplica su capacidad de supervivencia y reproducción.

El ojo en placa

Inicialmente, situándonos en los primeros organismos acuáticos, posiblemente microscópicos, todo comenzó como una terminación nerviosa que recibe información de la “piel” (entendiendo piel no como nuestra piel, compuesta por múltiples capas de células, sino como el epitelio que rodea y delimita al organismo). Este ser vivo poseía ya sentido del tacto en su primitivo sistema nervioso, y percibía cuando era presionado o tocado, incluso “sentía” el calor o el frío. Un grupo de estas células superficiales, estos receptores del tacto, se volvió sensible a otra cosa diferente: la luz. Así, el animal podía percibir si estaba en una zona de sombra o en una iluminada. Si este organismo dependía de la luz para alguna de sus funciones, este nuevo receptor suponía una ventaja. Este receptor plano apenas ofrecía información sobre la dirección: si el organismo tenía capacidad de movimiento, debía moverse “a ciegas” hasta encontrarse en una zona iluminada.

placa

Este primer ojo lo encontramos en algunos moluscos y cnidarios.

El ojo en copa

Una gran mejora aparece en este primitivo receptor lumínico al producirse una invaginación. Estas células receptoras de luz, en vez de encontrarse en superficie lisa, ahora están en el interior de una irregularidad de la “piel”: el epitelio se mete para dentro como si fuera un “socavón”. Así, depende por donde llegue la luz, iluminará unos receptores u otros dentro de la invaginación. Si una mutación al azar hace que la placa receptora ya no sea plana, puede encontrarse una gran ventaja evolutiva. Tenemos cierta noción de direccionalidad, podemos averiguar por dónde viene la luz. El organismo ya no se mueve a ciegas, se está orientando.

copa

Esta dinámica de invaginarse un epitelio para desarrollar un órgano puede parecer algo “caprichoso” o “inusual”, pero es una forma habitual en la que éstos se forman. Multitud de órganos del aparato digestivo y respiratorio se sirven de la misma técnica.

Este tipo de ojo, todavía primitivo, también lo encontramos en moluscos y cnidarios.

El primitivo ojo en cámara

Pero vamos más allá. La invaginación se interioriza más, con lo que la forma de cáliz se pronuncia hasta formar una cámara cóncava. cuanto más grande es esta cámara y más pequeño el agujero, mayor especificidad en la recepción de luz. De hecho, con un orificio lo suficientemente estrecho, se llegaría a formar una imagen proyectada sobre los receptores. Pero en este sentido la evolución ofrece una gran ayuda: en el proceso de interiorización de las células receptoras, también se invaginan células, embriológicamente también originadas en el epitelio externo, pero sin función receptora de luz. En el interior de la cavidad invaginada queda “atrapado” un grupo de células epiteliales que adquieren forma circular, a modo de “vacuola”. En el interior de esta “esfera de células” queda una matriz extracelular con proteínas, y básicamente agua. Así que tenemos una “bolsa” más o menos esférica, dentro de la cavidad, que es básicamente agua. Esta bolsa actúa de lente, concentrando los rayos y aumentando el efecto del agujero de entrada de la luz, de manera que ya podemos hablar de la formación de una imagen.

camara

Ya tenemos el ojo en cámara. Las formas más primitivas de este ojo, con relativamente pocas células, tal como vemos en el dibujo, las encontramos en numerosas especies, tanto en los grupos mencionados antes (cnidarios, moluscos), como en anélidos. Es en los vertebrados donde las estructuras se hacen más grandes y complicadas: la lente no ocupa la mayor parte de la cavidad del ojo, sino que se aplana y queda en la parte anterior. Los tejidos anteriores del ojo diferencian la parte transparente (córnea) de una parte opaca posterior (iris), abierta en la zona central, que aumenta el efecto estenopeico para el enfoque de la imagen, y al desarrollar capacidad contráctil además regula la entrada de luz. En la retina se diferencian varios receptores de luz (bastones inicialmente, y luego conos, de distinta naturaleza según sus sensibilidades al color). Y conforme se complica el sistema nervioso en los grandes vertebrados, se va desarrollando una red neuronal dentro de la retina.

Pero la estructura básica del ojo en cámara es la misma: un tejido receptor cóncavo, la luz entra por el extremo libre, una lente que proyecta la imagen. De unas estructuras simples en un ojo funcional, todos los tejidos van creciendo y adquiriendo complejidad. No tiene sentido pensar en que en la evolución del ojo, primero aparece una retina tan compleja como la de un mamífero y posteriormente se origina una córnea transparente.

¿Necesitamos un diseño para explicarlo?

No hace falta imaginar modelos previos del aparato visual: animales no extinguidos tienen el ojo en placa, ojo en cáliz y ojo en cámara primitivo. Podemos identificar primitivas retinas, nervios ópticos y cristalinos. No hay iris, cuerpos ciliares, ligamentos capsulares, vascularización retiniana ni otros elementos. Son ojos que por su tamaño y simplicidad no lo requieren. Así tenemos ojos funcionales y simples. No hay “medios ojos no funcionales”, lógicamente. No necesitamos suponer que hay un impulso creador que origina todo este despliegue de tejidos dirigido directamente hacia el complejo ojo del mamífero. Tenemos ojos simples, con pocas células y pocos tejidos, que funcionan. Y sobre esto, la propia selección natural va añadiendo complejidad.

A la luz de lo que ya sabemos, no puedo entender que alguien defienda argumentos del diseño inteligente sin acudir a creencias extracientíficas.

Actualización

Gracias a Almudena, me llegan un par de vídeos interesantes. Aparte de las explicaciones que dan y de otros temas que se tocan los cambios anatómicos evolutivos pueden verse representados en este vídeo de abajo entre el momento 1:30 y el 1.58

[youtube]http://www.youtube.com/watch?v=1TEKDWAe_b8[/youtube]

Y en este de abajo, de forma más esquemática y progresiva desde el comienzo hasta el momento 1:42

[youtube]http://www.youtube.com/watch?v=A5e2c6uliTw[/youtube]

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10 thoughts on “La evolución del ojo

  1. Responder
    Artemio Estrella - 8 Diciembre, 2009

    Ya había leído explicaciones similares, pero hasta ahora nada mejor que tu explicación.

    ¡Aplausos!

  2. Responder
    Almudena - 11 Diciembre, 2009

    Qué guay, qué interesante. Es todo tan… lógico, encaja tan bien, que ¡lo realmente sorprendente es que la teoría de la evolución no fuese formulada hasta el siglo XIX!
    Pensaba mientras leía “la presión evolutiva siempre es alta ante cualquier mínima mejora en este sentido”, que los miopes somos unos inadaptados. A ver si el láser nos extingue de una vez…

    1. Responder
      Ocularis - 15 Diciembre, 2009

      Artemio: gracias 🙂
      Almudena: Me has dado una idea para otro artículo, gracias (ya lo he anotado en la lista)

  3. Responder
    La evolución del ojo - 14 Diciembre, 2009

    […] La evolución del ojo […]

  4. Responder
    EC-JPR - 18 Diciembre, 2009

    La introducción de la entrada me ha encantado 🙂 La explicación proporciona ejemplos para el arsenal. Y me tomo la confianza (por todo el morro 😀 ) de pedirte ayuda para una entrada que estoy escribiendo, tipo “¿Diseño inteligente? ¡Los cojones!”. Entre los fallos que enumero (epiglotis, nervio laríngeo recurrente, diámetro pelvis…) pensaba incluir el diseño del ojo, con su punto ciego en el punto de entrada del nervio óptico. Pero tengo que sentarme con el libro de fisio y asegurarme de que realmente es un “fallo”: ¿podrías darme algo de luz en este sentido? ¡Gracias! 🙂

    1. Responder
      Ocularis - 19 Diciembre, 2009

      Hola EC-JPR: Un privilegio recibir tu visita. Con respecto al punto ciego, le dedico buena parte de esta entrada. No hace falta que te pelees con los libros de fisio. En cuanto a “fallos” del sistema visual que hablan en contra del diseño inteligente, lo nombro en la siguiente parte: Lo de perder acomodación (enfoque cercano) desde que nacemos habla en contra de “diseñar” un ojo para animales como nosotros, que viven tanto y utilizan tanto la distancia cercana.
      Ya sabes mi mail si quieres que te eche una mano con la entrada 🙂

      Adama: me alegro de volver a saber de tí. Gracias por leerme.

  5. Responder
    Adama - 19 Diciembre, 2009

    Siempre un placer leerte Ocu!

    Haces que algo así resulte sencillo.

    Un abrazo y felices fiestas!

  6. Responder
    Nagore - 6 Octubre, 2010

    Hola Ocularis,
    Me ha gustado bastante el artículo, y creo que también es bastante clarificador para un tema, yo diría que un tanto complicado para la mayoría de la gente. Aunque digas que todo el mundo sabe lo que es la evolución, creo que es como decir que todo el mundo sabe lo que son los ojos no?
    Después siempre hay niveles y niveles de comprensión de las cosas.
    Por otra parte este tema me ha suscitado algunas curiosidades, que quedan al margen del propio artículo, relacionadas con los cambios del ojo a lo largo de la evolución humana u hominización. En general, me parece que cuando se habla de hominización no se suele mencionar mucho a los ojos, digamos que parecen no estar en el “centro motor” de la evolución humana, como el cerebro o la pelvis, pero, sin duda, como refieres en el artículo, los ojos tiene mucha importancia para cualquier especie.
    Otra cosa que me preguntaba, es si hay diferencias, anatómica o fisiologicamente significativas, entre el ojo humano, y el ojo de nuestros parientes más cercanos, que si mal no recuerdo son chimpancés y gorilas. O si nos afectan más o menos las mismas patologías oculares. Hace tiempo me parece que algunos de estos parientes sufrieron la experimentación por nuestra proximidad, pero afortunadamente creo que ya no está permitido.
    Un saludo.

    1. Responder
      Ocularis - 9 Octubre, 2010

      Sobre la evolución he puesto varios enlaces a blogs que hablan del tema, para no extenderme en un tema del que no sé mucho.

      En cuanto a los ojos de otros primates, visto desde fuera, o para un zoólogo/biólogo, apenas hay diferencias. Para un oftalmólogo sí habría más. Pero la anatomía y fisiología básicas son las mismas. En cuanto a prevalencia de enfermedades, tenemos muy pocos datos fiables de los animales para hacer comparativas.

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