costes de la inteligencia
4 de agosto de 2008
[Carl Zimmer] "¿Por qué son los humanos tan inteligentes?", es una pregunta que fascina a los científicos. A Tadeusz Kawecki, biólogo de la evolución de la Universidad de Fribourg, le gusta invertir la pregunta.
"¿Si es tan fantástico ser inteligente", pregunta Kawecki, "¿por qué la mayoría de los animales siguen siendo tan tontos?"
Kawecki y otros científicos de ideas similares están tratando de descubrir por qué aprenden los animales y por qué algunos han evolucionado y aprenden mejor que otros. Una razón de la diferencia, según sus hallazgos, es que ser inteligente puede ser malo para la salud de algunos animales.
El aprendizaje está ampliamente extendido en el reino animal. Incluso el microscópico gusano del vinagre (Caenorhabditis elegans) puede aprender, pese a tener apenas 392 neuronas. Se alimenta de bacterias. Pero si consume una variedad perjudicial, se puede enfermar.
Los gusanos no nacen con una aversión innata a las bacterias peligrosas. Necesitan tiempo para aprender a detectar las diferencias y evitar enfermarse.
Muchos insectos son también buenos estudiantes. "La gente pensaba que los insectos eran pequeños robots que hacían todo por instinto", dice Reuven Dukas, biólogo de la McMaster University.
Las investigaciones de Dukas y otros han mostrado que los insectos merecen más respeto. Dukas ha descubierto que las larvas de uno de los animales de laboratorio favoritos, la mosca de la fruta, Drosophila melanogasterm puede aprender a asociar ciertos olores con alimentos y con depredadores.
En otra serie de experimentos, Dukas descubrió que los machos jóvenes de esta especie gastan un montón de tiempo tratando de seducir a hembras indiferentes. Les toma bastante tiempo aprender las señas que delatan a una mosca receptiva.
La hipótesis de Dukas es que cualquier animal con un sistema nervioso puede aprender. Incluso en casos en que los científicos no han logrado documentar el aprendizaje en una especie, piensa que no deberíamos descartar la posibilidad. "¿No aprenden porque no soy un buen maestro o porque el animal no aprende?", se pregunta Dukas.
Aunque el aprendizaje está extendido entre los animales, Dukas se pregunta por qué evolucionaron en primer lugar. "No puedes decir que el aprendizaje es una adaptación a un entorno cambiante", dijo.
Es posible adaptarse a un entorno cambiante sin usar un sistema nervioso para aprender. Las bacterias pueden modificar su conducta para sobrevivir. Si un microbio detecta una toxina, puede alejarse nadando. Si detecta un alimento nuevo, puede cambiar los genes y alterar su metabolismo.
"Una red genética como la de la escherichia coli es sorprendentemente buena en entornos cambiantes", dijo Dukas.
Aprender también puede tener efectos secundarios peligrosos que hacen que su evolución sea todavía más asombrosa. Kawecki y sus colegas han producido sorprendente evidencias de estos efectos secundarios estudiando las moscas que evolucionan y aprenden en el laboratorio.
Para producir moscas más inteligentes, los investigadores ofrecen a los insectos una variedad de jalea de naranja y piña. Ambos aromas son deliciosos para el insecto. Pero las moscas que se posan sobre la jalea de naranja descubren que está salpicada de amarga quinina. Las moscas toman tres horas en aprender que el dulce olor de las naranjas va acompañado de un sabor desagradable.
Para poner las moscas a prueba, los científicos les ofrecen dos platos de jalea, una de naranja y otra de piña. Esta vez, ninguna tiene quinina. Las moscas se posan sobre los dos platos de jalea, y las hembras depositan sus huevos.
"Las moscas que recuerdan que tuvieron una mala experiencia con la naranja deberían evitar la jalea de naranja y dirigirse directamente a la piña", dijo Kawecki.
Kawecki y sus colegas recogen los huevos de la jalea de piña sin quinina y la utilizan para producir la siguiente generación de moscas. Los científicos repiten el procedimiento con las nuevas moscas, excepto que la jalea de piña vuelve a ser salpicada con quinina en lugar de naranja.
En estas condiciones, les toma a las moscas quince generaciones para generar una adaptación genética capaz de aprender. Al principio del experimento, las moscas toman un buen montón de horas para distinguir las jaleas normales de las jaleas salpicadas con quinina. La cepa de moscas de aprendizaje rápido necesita menos de una hora.
Pero las moscas pagan un precio por aprender tan rápido. Kawacki y sus colegas confrontaron a larvas de moscas inteligentes contra una cepa diferente de moscas, mezclando los insectos y dándoles una magra provisión de levadura para ver cuál sobreviviría. Los científicos hicieron luego el mismo experimento, pero con parientes ordinarios de las moscas inteligentes que competían con la nueva cepa. Sobrevivieron cerca de la mitad de las moscas inteligentes; de las moscas ordinarias sobrevivió el ochenta por ciento.
Al revertir el experimento quedó claro que ser inteligente no asegura la supervivencia. "Tomamos la misma población de moscas y las mantuvimos durante treinta generaciones con una alimentación realmente pobre, de modo que se adaptaran para desarrollarse mejor con ese régimen", contó Kawecki. "Y luego nos preguntamos que pasaba con la capacidad de aprendizaje. Y se había reducido".
Sin embargo, la capacidad de aprender no perjudica a las moscas cuando son jóvenes. En un artículo que será publicado en la revista Evolution, Kawecki y sus colegas informan que las moscas de aprendizaje rápido tienen vidas quince por ciento más breves que las moscas que no han pasado por la selección a base del experimento con jalea salpicada de quinina. Las moscas de vida larga que pasaron por la selección dieron resultados de aprendizaje cuarenta por ciento peores que las moscas ordinarias.
"No sabemos cuál es el mecanismo de esto", dijo Kawecki.
Una clave proviene de otro experimento, en el que él y sus colegas descubrieron que el mero acto de aprender tiene su precio. Los científicos adiestraron a algunas moscas de aprendizaje rápido a asociar un olor con fuertes vibraciones. "Estas moscas murieron un veinte por ciento más rápidamente que las moscas con los mismos genes, pero que no fueron obligadas a aprender", dijo.
Formar conexiones entre neuronas puede tener efectos secundarios perjudiciales. También es posible que los genes que permiten el aprendizaje sea rápido y dure más tiempo puedan causar otros cambios.
"Usamos ordenadores con memorias que son prácticamente gratis, pero la información biológica cuesta caro", dice Dukas. Agregó que los costes documentados por Kawecki no fueron las únicas consecuencias negativas de los animales poco inteligentes. "Quiero decir que en la vida se empieza sin experiencias", dijo Dukas.
Cuando las aves dejan el nido, necesitan tiempo para aprender a localizar alimentos y evitar a los depredadores. Como resultado, es más probable que mueran de hambre o sean matados.
Dukas dice que el aprendizaje evoluciona a niveles más altos sólo cuando es mejor que depender de respuestas automáticas.
"Es bueno cuando quieres depender de información que es única para una ocasión y lugar", dice Dukas. Algunas especies de abejas, por ejemplo, se alimentan de una sola especie de flor. Pueden encontrar montones de néctar utilizando claves automáticas. Otras abejas están adaptadas a muchas flores diferentes, cada una con una forma diferente y diferentes épocas de florecimiento. En estos casos, aprender puede ser una mejor estrategia.
Los científicos han realizado algunos estudios para poner esta idea a prueba. Un estudio, publicado este año por científicos de la Universidad de Londres, mostró que colonias de abejorros de aprendizaje rápido recogían hasta cuarenta por ciento más néctar que las colonias más lentas.
Kawecki sospecha que las especies evolucionan hasta que alcanzan un equilibrio entre los costes y beneficios del aprendizaje. Sus experimentos demuestran que las moscas tienen el potencial genético para ser significativamente más inteligentes. Pero su evolución en esa dirección ocurre solamente en condiciones de laboratorio. En la naturaleza, un mejoramiento del aprendizaje cuesta demasiado.
Kawecki y Dukas están de acuerdo en que los científicos necesitan localizar las ventajas, y tendrán que sopesar el papel del aprendizaje en la vida de muchas especies. A medida que aumenta su conocimiento, entenderán mejor la capacidad de aprendizaje de los humanos.
"Los humanos se han ido al extremo", dice Dukas, tanto en la capacidad de aprendizaje de nuestra especie, y en los costes de esa capacidad.
Los enormes cerebros humanos necesitan el veinte por ciento de todas las calorías que se queman en reposo. El cerebro de un recién nacido es tan grande que puede crear graves riesgos para madre e hijo durante el parto. Sin embargo, los recién nacidos saben tan poco que son completamente indefensos. Toma muchos años que los humanos aprendan lo suficiente como para vivir independientemente.
Kawecki dice que vale la pena investigar si los humanos también pagan costes ocultos por el aprendizaje extremo. "Podemos especular que algunas enfermedades son un subproducto de la inteligencia", dice.
Los beneficios del aprendizaje deben haber sido enormes para que la evolución superara esos costes, dice Kawecki. Para muchos animales, aprender ofrece principalmente un beneficio a la hora de encontrar alimentos o un compañero. Pero los humanos también viven en sociedades complejas donde el aprendizaje también trae beneficios.
"Si usas tu inteligencia para burlarte de tu grupo, tendrás una carrera armamentística", dijo Kawecki. "No hay un nivel óptimo absoluto. Sólo tienes que ser más inteligente que los otros".
6 de mayo de 2008
©new york times
cc traducción mQh
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