EL HORIGEN DE LAS IDEAS

El origen de las ideas

Las ideas evolucionistas estuvieron presentes en las mentes de una serie de científicos y pensadores en general que no se sentían satisfechos con la (entonces popular) idea de que había un Dios originador de todas las especies del planeta (las cuales habían sido creadas de forma separada) y de que las especies estaban jerarquizadas por Dios de tal manera que el hombre ocupaba el rango superior, al lado del Creador.

Lamarckismo

Lamarck enfatizo la importancia de la naturaleza en los cambios de las especies; explico un mecanismo responsable de los cambios en las especies, al cual ahora se le conoce como “Lamarckismo”. Creía que los organismos no son alterados de forma pasiva por su ambiente, sino que más bien un cambio en el ambiente produce cambios en las necesidades de los organismos, lo que hace que, en consecuencia, estos cambien su comportamiento, los cuales son hereditarios.

La teoría del germoplasma

El cuerpo se divide en células germinales (o germoplasma) que pueden transmitir información hereditaria y en células somáticas (o somatoplasma), que no pueden hacerlo. August Weismann efectuó una serie de experimentos en los cuales corto la cola a un grupo de ratas durante 22 generaciones (1,592 ratones en total), haciendo ver que esto no afectaba la longitud de la cola de las nuevas generaciones de ratas. Con ello, Weismann demostró que la teoría Lamarckista de la herencia de características a través de generaciones estaba equivocada, y condujo (incidentalmente) al redescubrimiento del trabajo de Mendel sobre las leyes de la herencia.
Darwin se percato de que una especie que no sufriera cambios se volvería incompatible con su ambiente, ya que este tiende a cambiar con el tiempo. Asimismo, las similitudes entre hijos y padres observadas en la naturaleza, le sugirieron a Darwin que ciertas características de las especies eran hereditarias, y que de generación a generación ocurrían cambios cuya principal motivación era hacer a los nuevos individuos más aptos para sobrevivir.

La teoría de la combinación

Una teoría popular sobre la herencia en la época de Darwin era la teoría de la “combinación”, según la cual las características hereditarias de los padres se mezclaban o combinaban de alguna forma en sus hijos.
Ciertas características, al combinarse, se diluían con el paso de las generaciones, lo cual contradecía la teoría de la selección natural de Darwin, pues según la teoría de la combinación, los cambios adaptativos no podrán ser preservados.


Las leyes de la herencia de Mendel

Mendel descubrió tres leyes básicas que gobernaban el paso de una característica de un miembro de una especie a otro.
La primera ley (llamada de Segregación) establecía que los miembros de cada par de alelos de un gene se separan cuando se producen los gametos durante la meiosis.
La segunda ley (llamada de la Independencia) establecía que los pares de alelos se independizan (o separan entre si durante la formación de gametos. La tercera ley (llamada de la Uniformidad) establecía que cada característica heredada se determina mediante dos factores provenientes de ambos padres. De tal manera, la teoría de la combinación de la que hablamos anteriormente, quedaba desechada de acuerdo a los resultados producidos en los experimentos de Mendel.

La teoría de la pangénesis

Cada órgano del cuerpo produce pequeñas partículas hereditarias llamadas “gémulas” o “pangénes”. Según Darwin, estas gémulas eran transportadas a través de la sangre y se recolectaban en los gametos durante su formación. Esto significaba que, según esta teoría, las características de los padres se transmitían directamente a la sangre de sus hijos.

La teoría de la mutación

Según De Vries, los cambios en las especies no eran graduales y adaptativos como afirmaba Darwin, sino más bien abruptos y aleatorios (es decir, al azar).
Varios años más tarde se descubrió que las flores rojas que motivaron esta teoría no eran más que una variedad más de las mismas flores amarillas de que estaban rodeadas, y no una nueva especie como De Vries creía. De hecho, se ha logrado demostrar que las mutaciones son siempre dañinas y que no producen nuevas especies, aunque algunos aspectos de la teoría de De Vries han servido para complementar la teoría evolutiva de Darwin.

La teoría cromosómica de la herencia

Walter Sutton determinó correctamente que los cromosomas en el núcleo de las células eran el lugar donde se almacenaban las características hereditarias.
También afirmó que el comportamiento de los cromosomas durante la división de las células sexuales era la base para las leyes de la herencia de Mendel. Un poco después indicó que los cromosomas contenían genes, y que los genes de un mismo cromosoma estaban ligados y, por tanto, se heredaban juntos.

Neo-Darwinismo

El Neo-Darwinismo establece que la historia de la vasta mayoría de la vida en nuestro planeta puede ser explicada a través de un puñado de procesos estadísticos que actúan sobre y dentro de las poblaciones y especies.
En cualquier sistema que se reproduce a sí mismo continuamente y que esta en constante equilibrio, la mutación esta garantizada.
Inspiración biológica

El proceso evolutivo es algo similar al aprendizaje por ensayo y error que suele manifestarse en los humanos.

Alexander Fraser

Publico una serie de trabajos sobre la evolución de sistemas biológicos en una computadora digital, dando la inspiración para lo que se convertirá mas tarde en el algoritmo genético.
El trabajo de Fraser incluye, entre otras cosas, el uso de una representación binaria, de un operador de cruza probabilístico, de una población de padres que generaban una nueva población de hijos tras recombinarse y el empleo de un mecanismo de selección.

EVOP

Consiste en efectuar pequeños cambios a un conjunto de parámetros de producción, monitoreando ciertos datos estadísticos de los procesos para guiar la búsqueda.
Funcionaba mediante un proceso iterativo, pero requería de intervención humana en cada etapa.

La evolución de programas de Friedberg

Considerado como uno de los primeros investigadores en intentar evolucionar programas de computadora.
Consistió en generar un conjunto de instrucciones en lenguaje maquina que pudiesen efectuar ciertos cálculos sencillos, utilizando un algoritmo de asignación de crédito para dividir la influencia de diferentes instrucciones individuales en un programa.

Friedman y la robótica evolutiva

Propuso evolucionar una serie de circuitos de control similares a lo que hoy conocemos como redes neuronales, usando lo que él denominaba “retroalimentación selectiva”, en un proceso análogo a la selección natural; se intentan aplicar técnicas evolutivas a diferentes aspectos de la robótica. Los circuitos de control que utilizara Friedman en su trabajo modelaban a las neuronas humanas, y eran capaces de ser excitadas o inhibidas. Además, era posible agrupar estos circuitos simples (o neuronas) para formar circuitos mas complejos.
Lo interesante es que Friedman propuso un mecanismo para construir, probar
y evaluar estos circuitos de forma automática, utilizando mutaciones aleatorias y un proceso de selección.

Vida artificial

Nils Aall Barricelli [16] desarrollo las que tal vez fueron las primeras simulaciones de un sistema evolutivo en una computadora.
El principal énfasis de su investigación consistía en determinar las condiciones que los genes deben cumplir para poder dar pie al desarrollo de formas de vida mas avanzadas. Sus conclusiones fueron que los genes deben satisfacer lo siguiente: (1) una cierta capacidad para reproducirse, (2) una cierta capacidad para cambiar a formas alternas (a través de mutaciones) y, (3) una necesidad de simbiosis (por ejemplo, a través de vida parasita) con otros genes u organismos.


La optimización evolutiva de Bremermann

La idea principal de su propuesta era usar un individuo factible el cual se modificaba a través de un operador de mutación hacia un conjunto de direcciones posibles de movimiento.
Bremermann fue uno de los primeros en utilizar el concepto de “población” en la simulación de procesos evolutivos, además de intuir la importancia de la coevolución (es decir, el uso de dos poblaciones que evolucionan en paralelo y cuyas aptitudes están relacionadas entre sí) y visualizar el potencial de las técnicas evolutivas para entrenar redes neuronales.

La programación evolutiva

Consistía básicamente en hacer evolucionar autómatas de estados finitos, los cuales eran expuestos a una serie de símbolos de entrada (el ambiente), y se esperaba que, eventualmente, fueran capaces de predecir las secuencias futuras de símbolos que recibirían. Utilizo una función de “pago” que indicaba que tan bueno era un cierto autómata para predecir un símbolo, y uso un operador modelado en la mutación para efectuar cambios en las transiciones y en los estados de los autómatas que tenderían a hacerlos más aptos para predecir secuencias de símbolos.

Ecosistemas artificiales

Se cuentan entre los primeros en simular un ecosistema artificial jerárquico en el que un conjunto de organismos unicelulares estaban sujetos a una estricta ley de conservación de la materia que les inducia a competir para sobrevivir. Los organismos simulados fueron capaces de efectuar cooperación mutua y de llevar a cabo estrategias biológicas tales como la recombinación genética y la modificación de la expresión de su genoma.
En esta implementación, los organismos realmente consistían de subrutinas genéticas, por lo que el fenotipo de cada individuo se determinaba mediante la forma en que estas rutinas era usadas por los organismos.