Un grupo descendiente de los reptiles y las aves empezó a diferenciarse de ellos, a cambiar sus formas y sus costumbres. Pasó varios miles de años diferenciándose hasta formar una clase diferente, los mamíferos, que a su vez dio lugar a cientos de especies. Durante estos años su vida fue principalmente nocturna, el día pertenecía a los dinosaurios, predadores feroces que eran para ellos un reto demasiado grande. La seguridad de la noche venía con un precio: el aparato visual de los mamíferos tenía que obtener la mayor cantidad posible de luz para poder guiarse en la oscuridad sin color. Poco a poco su visión a color se fue degradando y debido a esto casi todos los mamíferos son daltónicos. Algunos primates recuperamos la visión a color dos veces en nuestra historia evolutiva y esto fue posible gracias a ciertas hembras afortunadas y a una secuencia parásita de nuestro ADN.

La visión a color, la visión tricrómica

La belleza y diversidad de colores de las aves es algo bien conocido, y se desviven luciéndolos para buscar una pareja. Las serpientes, camaleones, y lagartijas son reptiles coloridos; las ranas y salamandras son anfibios que presentan también muchas tonalidades. Los peces tropicales nos atraen tanto con sus brillos y colores que les hacemos acuarios para poder observarlos aunque estemos a miles de kilómetros del mar o de los ríos de de los que son originarios.

Los mamíferos solemos ser monocromáticos, en un lado y en el otro del mundo solemos ser de un solo color. Los elefantes son grises, los leones amarillo pálido, los osos blancos o cafés o negros o grises o amarillos. En los tigres, los gatos, las hienas y las cebras se suman al color las rayas blancas y negras o los jaspeados. Esto probablemente se debe a que la mayoría de los mamíferos son daltónicos, a diferencia de las aves, los peces y los reptiles que con su cerebro logran concebir colores que nosotros no conocemos. El resto de los mamíferos no ve toda la gama de colores que vemos nosotros. Nuestras retinas tienen células especializadas que perciben los colores, pero a diferencia de las células que perciben los olores, no tenemos una especial para cada color que existe. En la retina, la capa de tejido que rellena nuestro ojo, tenemos tres tipos de estas células llamadas conos, que reconocen el azul, el verde y el rojo. Con la combinación de estos colores formamos toda la gama de colores que observamos. La mayoría de los mamíferos sólo tienen dos tipos de conos en su retina, por lo que la combinación de colores que logran es bastante menor.

Hay otro tipo de células que existen en nuestra retina y en la de cualquier otro vertebrado, los bastones. Estas células están especializadas en percibir la luz y son prácticamente las únicas que usamos cuando estamos en lugares muy oscuros. No juegan un papel en la visión a color, por lo que no hablaré de ellas.

Las partículas de luz, o fotones, se mueven asociadas a ondas. Dependiendo del tamaño de la onda, se verán de distinto color, pero hay mucho camino entre una partícula que llega a nuestro ojo y lo que nosotros interpretamos como color. Cuando un fotón entra por nuestra retina, dependiendo del tamaño de su onda, activa una de tres posibles proteínas llamadas opsinas que se encuentran dentro de los conos. Hay una opsina para el verde, una para el rojo y una para el azul. Si la longitud de onda es amplia, el fotón activará la opsina del rojo y hará que el cono en el que se encuentra mande una señal al cerebro informando que está recibiendo ese tipo de luz. Si la longitud de onda es corta, el fotón activará la opsina del azul. Cuando vemos colores que no son exactamente azul, verde y rojo, significa que los fotones que recibimos están activando a más de un tipo de opsina, los morados activan la del rojo y la del azul, los amarillos la del rojo y la del verde, los azul pálido la del verde y la del azul, y así con sus diferentes combinaciones logramos observar todos los colores que conocemos. Curiosamente las pantallas de las computadoras, televisiones y teléfonos, funcionan de la misma manera y con la misma combinación de colores (“Una pantalla en la retina” de Adriana Pliego).

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El sistema cromático de rojo, azul y verde y sus posibles combinaciones. En el caso de la formación de imágenes en nuestras retinas, las transiciones de un color a otro, por ejemplo de rojo a amarillo, son mucho más continuas de lo que se ve en esta imagen y dan varias tonalidades de naranja, café y ocre.

Las ventajas de la visión a color

No todos los mamíferos son daltónicos. Marsupiales australianos como los ualabís, el falangero mielero o los ratones marsupiales también pueden ver a color, pero probablemente nunca perdieron esta capacidad. Es decir, mantuvieron la herencia de los ancestros compartidos con las aves y los reptiles. La visión tricrómica se perdió en el resto de los mamíferos después de que los marsupiales abandonaran nuestro camino evolutivo; es decir, el ancestro común entre los marsupiales y nosotros veía con la visión a color completa que conocemos, y después algún grupo de esta población fue divergiendo hasta dar lugar a otra especie que mantuvo la visión tricrómica y que sería el ancestro de los marsupiales. El resto del grupo perdió uno de los genes de las opsinas antes de divergir hacia el resto de las especies de mamíferos.

Algunos de los primates recuperamos la visión a color perdida por nuestros ancestros dos veces de manera distinta, y le hemos sacado mucho provecho. Aunque la piel humana no tenga muchos colores, hemos llenado nuestra vida de ellos con nuestra ropa, nuestras casas, los buscamos en la comida, nuestras decoraciones y nuestro arte. Tampoco somos los únicos primates que buscamos y usamos el color. Charles Darwin en su libro, El origen del hombre y la selección en relación al sexo, escribe “En toda la clase de los mamíferos, ningún otro miembro esta coloreado de una manera tan extraordinaria como el mandril macho adulto (C. mormon). Al llegar a esa edad su cara se torna de un azul fino, mientras la cresta y la punta de la nariz son del rojo más brillante.”

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Un mandril macho adulto posee diversos y brillantes colores, los cuales dan fe de su dominancia dentro del grupo en el que vive. Foto de Robert Young.

Que nuestros ancestros lograrán tener visión a color en algún momento no fue suficiente para que se mantuviera, debía de representar alguna ventaja tenerla. La hipótesis más aceptada es que ayudó a obtener más y mejor comida. La dieta de nuestros ancestros incluía una enorme variedad de frutos que cambian de color notoriamente cuando se encuentran maduros y en su mejor momento para ser consumidos; también, en el caso de las plantas de las que se alimentaban, los primeros brotes de las hojas tiernas son de un verde más claro y brillante e incluso llegan a tener tonalidades rojas. Poder diferenciar los colores de una manera mucho más eficiente que la de nuestros parientes daltónicos, supuso una gran ventaja para nuestros ancestros.

El resto de los mamíferos tienen una visión dicrómica. Esto lo sabemos porque el análisis de sus genes muestra sólo una o dos opsinas, con las cuales les es imposible apreciar la gama de colores que vemos nosotros. El mismo tipo de análisis revela que las aves, reptiles y anfibios tienen tres o más opsinas, por lo que observan colores que nosotros no conocemos, ni tenemos nombres para ellos. Al juntar esta información con la historia evolutiva de los animales sabemos que el ancestro común de todos los mamíferos tenía una visión tricrómica que les heredó a los marsupiales. Y a partir de aquí hay dos posibles historias. La primera es imaginar que nosotros los primates también heredamos ese mismo tipo de visión, la que comparten los marsupiales con los anfibios. El problema con esta historia es que tendríamos que asumir que el resto de las 4,948 especies de mamíferos que tienen visión dicrómica, la perdieron independientemente. Es decir, que hubo 4,948 cambios evolutivos independientes y que todos terminaron de la misma manera, con la pérdida de una opsina.

La segunda historia supone que después de que los marsupiales abandonaran nuestro camino evolutivo, el ancestro común al resto de los mamíferos perdió la visión a color, probablemente debido a que era un animal nocturno que se refugiaba en cuevas y otros agujeros. A partir de ahí hubo dos cambios evolutivos que le regresaron la visión a color a los primates. Tanto el sentido común, que los científicos llaman navaja de Occam, como los análisis genéticos que se han hecho en las especies con visión a color, apuntan a que esta historia es la que tiene una mayor probabilidad de haber sucedido. A continuación la lujuria del detalle.

Hembras con ventaja y polimorfismos

El mono aullador pertenece al grupo de primates llamado monos del nuevo mundo o platirrinos. Son llamados así porque el grupo abarca cinco familias de monos que se encuentran en América. Este grupo de monos también se distingue por otra característica. Dentro de su ADN se encuentran los genes que codifican para los tres tipos de opsinas que dan la visión tricrómica. ¿Por qué el mono aullador es la única especie de los platirrinos que tiene una visión a color como la nuestra? Es sencillo, porque fue la única especie que en la que los tres genes funcionan al mismo tiempo en su genoma y en todos los individuos. Todos los monos del nuevo mundo poseen el gen para la opsina que responde a la luz azul; sin embargo los genes para ver el rojo y el verde se dividen entre los individuos; es decir, habrá algunos monos que puedan ver el azul y el verde pero no el rojo; y habrá otros que puedan ver el azul y el rojo pero no podrán ver el verde. Todos estos monos poseen una variante de daltonismo, a excepción de los micos nocturnos que sólo ven en azul. Pero entre los ancestros del mono aullador hubo algunas hembras afortunadas que podían ver con los tres colores; gracias a ellas los monos aulladores pudieron unir los tres genes dentro de un mismo genoma.

La existencia simultánea de dos o más versiones de un gen dentro de una población es llamada polimorfismo. Los genes que dan la percepción del verde y del rojo son un polimorfismo en los monos del nuevo mundo. A diferencia del gen para la percepción del azul, que se localiza dentro de uno de los cromosomas que se heredan en pares o autosomas, los genes para ver el verde y el rojo se encuentran en el cromosoma sexual X.

La asignación del sexo en todos los primates es igual que en los humanos: las hembras tienen cromosomas XX y los machos XY. Hay un sitio especial en los cromosomas X de los platirrinos donde se acomoda un gen para el verde u otro para el rojo, pero no caben ambos. Las hembras al recibir dos copias de este cromosoma, pueden ser lo suficientemente afortunadas como para obtener un cromosoma con un gen para la opsina verde y otro con un gen para la opsina roja. Estas hembras, a diferencia del resto de los miembros de su población, sí poseen una visión tricrómica, lo cual les da una ventaja para percibir su entorno, obtener comida y por ello tienen una mayor probabilidad de dejar descendencia. Este tipo de selección natural es llamada la ventaja del heterocigoto, que podría entenderse como la ventaja de aquel que posee las dos versiones del polimorfismo.

Estas hembras fueron de gran importancia para los monos aulladores, pues la ventaja que tenían les posibilitó conservar el polimorfismo y que se mantuvieran como ventaja las dos versiones del gen. Lo único que se necesitaba para ello era una mutación afortunada que para los monos aulladores llegó a manera de una traslocación; es decir, el traslado de un pedazo de genoma de un lugar al otro; en este caso, del cromosoma X a uno de los autosomas. Fue así que todos los miembros de la especie de los monos aulladores lograron obtener los tres genes necesarios para tener una visión tricrómica.

hembraafortunada

Parásitos genómicos y duplicación de genes

Los monos del viejo mundo –el grupo que abarca a los babuinos, mandriles, macacos, y langures entre otros– y el grupo de los simios –los gorilas, gibones, bonobos, orangutanes, chimpancés y humanos– tuvieron que recuperar la visión a color de una manera muy distinta. Para empezar no tenían un polimorfismo, todos nuestros antepasados eran daltónicos. Había que desarrollar nuevamente un tercer gen para obtener la percepción de tres colores. Es aquí donde, irónicamente, unos parásitos llegaron en nuestra ayuda.

Nuestro genoma, así como el del resto de los primates, contiene secuencias pequeñas de ADN llamadas Alu. Estas secuencias son de aproximadamente 300 letras (el genoma humano, en comparación, contiene más de tres millones de letras) y funcionan como elementos trasponibles. Es decir, estas secuencias Alu consiguen hacer copias de ellas mismas e insertar su copia en un lugar nuevo del genoma. Estas secuencias no cumplen ninguna función dentro de nuestro genoma, solamente se van replicando y aumentando en número, podría decirse que incrementan su descendencia dentro de nuestro genoma y por este comportamiento son consideradas parásitas. Actualmente ocupan cerca del 10% de nuestro ADN.

¿Cómo es que estas parásitas nos ayudaron? Un elemento Alu de nuestros ancestros, hace cerca de 40 millones de años, intentó replicarse a sí mismo y por error terminó copiando una sección mucho más grande que sus 300 letras. Esta sección, dentro del cromosoma X, contenía un gen que codificaba a una opsina. Además del gen para la visión en azul, nuestro ancestro obtuvo dos copias en serie del gen para la misma opsina. Era sólo cuestión de tiempo que una divergiera para reconocer el rojo y otra para reconocer el verde.

opsina

Los caminos de la evolución son diversos. A veces irá de lado, hacia atrás, repetirá pasos anteriores y en algunas ocasiones sólo repetirá lo que ya había formado. Y todo esto seguirá siendo sorprendente.

Bibliografía
1. Richard Dawkins, The Ancestor’s tale. A Pilgrimage to the Dawn of Life, Houghton Mifflin, Boston, 2004.
Gerald H. Jacobs, “Evolution of colour vision in mammals”, Phil. Trans. R. Soc. B 2009 364, doi: 10.1098/rstb.2009.0039, publicado 31 de agosto 2009.
3. Kanwaljit S. Dulai, Miranda von Dornum, John D. Mollon, et al., “The Evolution of Trichromatic Color Vision by Opsin Gene Duplication in New World and Old World Primates”, Genome Res, 1999, 9: 629-638.


Publicado originalmente en Cienciorama.

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