Entrevista a Hanna Kokko

«L’evolució no sempre condueix a resultats millors per a l'espècie»

Catedràtica de Biologia Evolutiva de la Universitat de Zuric

El passat 26 d’octubre, l’Institut Cavanilles de Biodiversitat i Biologia Evolutiva de la Universitat de València va celebrar el vintè aniversari de la seua fundació amb una jornada científica centrada a explorar la intersecció entre biodiversitat i evolució. La jornada, que va reunir la pràctica totalitat dels seus membres en el privilegiat entorn del Jardí Botànic de la Universitat de València, va ser tot un èxit. Particularment remarcable va ser l’obertura d’aquesta jornada, a càrrec de la doctora Hanna Kokko, catedràtica de Biologia Evolutiva en la Universitat de Zuric i una figura destacada de la biologia evolutiva contemporània. Especialitzada en l’aplicació de models matemàtics per a desentranyar la lògica de l’evolució, la doctora Kokko ha realitzat aportacions transcendentals a qüestions centrals en biologia evolutiva, com ara l’evolució i el manteniment del sexe, la cooperació, la interacció entre ecologia i evolució o, més recentment, l’ecologia evolutiva del càncer. Després d’una estimulant sessió matutina, aprofitem la relaxació de la sobretaula per a conversar amb ella sobre els orígens de la seua brillant carrera, l’evolució, el sexe i el càncer, entre altres assumptes.

La seua carrera va començar en el camp de l’enginyeria i la matemàtica aplicada. Què la va portar a la biologia i, especialment, a la biologia evolutiva?

És una història interessant, supose. Sempre m’ha fascinat la biologia. Ja des de menuda m’agradava observar ocells i d’adolescent llegia llibres de Dawkins i coses així, però al mateix temps no arribava a veure que la biologia podia ser un objecte d’estudi matemàtic. Hi tenia traça, per a les matemàtiques, i els llibres de text de biologia de l’institut no connectaven amb aquells temes en absolut. Jo no volia estudiar biologia perquè en la meua imatge mental de la disciplina només hi havia plaques de Petri i cèl·lules viscoses. El que jo volia ser era una física mundialment famosa, així que vaig estudiar física i matemàtiques, i com que les matemàtiques em van agradar més que la física, m’hi vaig centrar. Durant la carrera hi havia un curs de matemàtiques aplicades amb exemples d’economia, medicina, etc., però també incloïa un model biològic de creixement de la població i em vaig dir… ahà! Ja ho tinc. Aquell va ser el moment en què em vaig adonar que podia utilitzar les meues habilitats en biologia i vaig començar a pensar en què estudiar per a la investigació del màster. Vaig enviar correus electrònics a tots els professors de biologia dels departaments d’ecologia o fisiologia. Era quasi Setmana Santa i crec que els fisiòlegs se n’havien anat tots de vacances a esquiar, però els ecòlegs sí que van respondre… Sempre dic mig en broma que per això vaig estudiar ecologia i evolució, encara que trobe que, com fan els bacteris, hauria continuat igualment avant fins a trobar el meu nínxol.

«L’evolució no té a veure amb la supervivència de l’espècie, sinó amb un genotip que reemplaça sense pietat un altre»

Com veu el futur de les matemàtiques en la biologia? El dia de demà, els llibres de text de biologia aniran plens d’equacions?

Probablement no, almenys els llibres escolars. Ni tan sols estic segura que haja de ser així, perquè això faria que alguns veren la disciplina com una matèria poc atractiva. Però m’agrada parlar amb xiquets en edat escolar i dir-los que en realitat la biologia és una disciplina matemàtica, perquè hi ha qui estudia biologia i en arribar a la universitat se sorprèn que les matemàtiques siguen necessàries [en la carrera]. I després hi ha qui vol treballar en matemàtiques, però no aconsegueix veure les oportunitats que ofereix la biologia per a fer-ho. La veritat és que és un camp molt interessant per a la gent que li agrada pensar de manera lògica, i les matemàtiques són sols una part d’això.

En les classes d’ecologia, un se sol trobar amb estudiants que esperen sentir parlar de la conservació de poblacions silvestres, grans mamífers, o com enfrontarse al canvi climàtic, i se senten decebuts i moltes vegades aclaparats per les matemàtiques. Com aborda aquesta qüestió?

És una pregunta molt àmplia. Això pot semblar políticament incorrecte, però no estic segura que tothom siga igual d’apte [per a les matemàtiques]. D’una banda, hi ha gent a la qual simplement li agraden unes coses més que altres, i d’una altra, jo, per exemple, no tinc traça per a dissenyar experiments, el meu cervell no funciona d’aquesta manera. Però trobe que és important fer que els estudiants entenguen que potser tenen aptituds per treballar amb matemàtiques. I perquè s’interessen per alguna cosa que vaja més enllà dels grans mamífers, cal ser imaginatiu. El dilluns faré una conferència sobre el comensalisme i el mutualisme i portaré a l’aula un tros de formatge. Preguntaré per què l’he portat i probablement em diran que és perquè les vaques són perjudicials per al planeta o alguna cosa així. Però no! Tots aquells processos ocorren en les poblacions microbianes quan es crea el formatge [riu]. Pensem en l’interior de les coses!

Foto: Jesús Císcar

L’ecòleg Evelyn Hutchinson va dir que l’ecologia és el teatre en el qual es representen les obres evolutives. Quina és la seua opinió sobre l’actual relació entre els camps de l’ecologia i l’evolució?

La metàfora del teatre és bastant encertada. El que em preocupa a vegades és que amb la revolució de la genòmica, molts programes inclouen poca ecologia. Espere que un dia els estudis genòmics es tornen tan fàcils de realitzar que no coste molt esforç [saber com seqüenciar i analitzar molts genomes alhora] i que comencem a pensar de nou en la manera com funciona realment la selecció, i connectem la genòmica amb l’ecologia i amb la vida dels organismes en els seus entorns complexos.

Estem d’acord. A més, en aquesta era actual del big data sembla que molts dels estudis genòmics relacionats amb l’ecologia són principalment descriptius i exploratoris. Quin paper atribueix a la teoria per a acostar aquests estudis a les qüestions i hipòtesis més importants?

Molta gent ha comparat l’estat actual de l’ecologia genòmica amb els temps en els quals realment no se sabia ni tan sols quin tipus d’espècies poblaven el planeta. Per exemple, quan portaven girafes al centre de Londres perquè la gent les vera. Potser en el «món genòmic» continuem intentant saber què existeix. Aquest és un primer pas, i pot apuntar a preguntes importants, però no és una resposta. Cada vegada que veig una xarrada sobre genòmica que inclou les paraules «això ofereix informació sobre…» em fa una mica de gràcia perquè quasi sempre significa que no estan ni tan sols a mig camí.

Vostè ha treballat molt en la idea de la tragèdia dels comuns.1 Per què és tan rellevant aquest concepte en la biologia evolutiva?

Trobe que és important perquè posa de manifest que l’evolució no sempre condueix a resultats millors per a l’espècie. Podríem fins i tot fer una analogia amb la construcció d’una societat basada en la competència. S’aconsegueix així una societat més feliç? Potser no, i hi ha raons perquè ocórrega això. La idea que l’evolució sempre condueix a una major viabilitat de la població és manifestament falsa. El conflicte sexual n’és un bon exemple. Amb freqüència, l’evolució selecciona trets en els mascles que els permeten competir millor contra altres mascles, però que són terribles per a les femelles, i, com que les femelles són les úniques que poden produir bebès, es produeixen menys naixements. Estudiar aquests fenòmens, com sorgeixen i es resolen –o no– situacions així en un context ecològic i evolutiu, és fascinant.

L’ecologia es desenvolupa amb freqüència a escales temporals molt grans. En comparació, l’evolució sembla de curta volada i una miqueta miop. Explica això per què li costa tant a l’evolució resoldre escenaris de la tragèdia dels comuns?

És una raó, però no és l’única. Tal vegada podríem considerar-la «la raó» en un món hipotètic en el qual l’evolució tinguera en compte el llarg termini, però aquest món no existeix. La meua resposta preferida és que fins i tot els membres d’una mateixa espècie estan en conflicte entre ells. Fins i tot dins del mateix organisme tenim moltes proves de conflicte intragenòmic. Per tant, comprendre realment que l’evolució no té a veure amb la supervivència de l’espècie, sinó amb un genotip que reemplaça sense pietat un altre, ens ajuda a entendre per què la tragèdia dels comuns apareix tan fàcilment en l’evolució. Pense que en divulgació també és important recordar a la gent que, encara que podem inspirar-nos en la naturalesa, no hem de caure mai en la fal·làcia naturalista segons la qual una cosa és bona simplement perquè està ací [en la naturalesa]. Això se sol veure amb freqüència en les discussions sobre rols de gènere i tot això, i sempre pense: «bé, jo podria aportar un parell de dades sobre la vida sexual dels animals…» No estic segura que hàgem de copiar tot el que hi ha «allà fora».

«La biologia és un camp molt interessant per a aquells als qui els agrada pensar de forma lògica»

Podem traçar una analogia amb la política, ja que les eleccions semblen restar visió de futur als polítics a l’hora d’abordar problemes de la tragèdia dels comuns, com el canvi climàtic?

Bé, és difícil saber quina és la situació ideal en aquest cas, perquè les dictadures tampoc solen portar a res de bo, així que… Recentment he estat pensant en aquestes qüestions en relació amb el temps que hauria de durar la direcció d’un departament, perquè si el període és molt curt no es pot aconseguir res, però els mandats llargs poden produir passivitat i estructures de poder nocives. Treballe en un departament en el qual el cap rota cada quatre anys i és una solució bastant bona, però no és que jo tinga la solució a aquest problema.

Potser podria crear un model!

Bé, una vegada sí que vaig intentar modelitzar com els millors individus tendeixen a abandonar departaments infeliços; això crea una estructura espacial de departaments feliços i uns altres de desagradables… Era un exercici bastant interessant però el model no es va publicar, així que no m’obligueu a ensenyar-vos-el!

Parlem una mica sobre sexe, perquè vostè ha investigat molt en aquesta àrea. Es pot veure els mascles com una de les formes de parasitisme més generalitzades en la naturalesa?

Hi ha molta explotació en la naturalesa. Els animals i les plantes sovint exploten altres espècies, però res impedeix que també exploten membres de la seua mateixa espècie. Això és una cosa que també passa. I és que gran part de la vida es basa en aquest tipus de dimorfisme entre «mascles i femelles» i, quasi per definició, els mascles són el sexe explotador en termes de la grandària dels seus gàmetes, mentre que les femelles han de proporcionar nutrients per a l’òvul. Pensem, per exemple, en els ocells –simplement perquè ponen els ous més grans–: el potencial reproductiu d’un mascle serà major si «pica de més plats diferents», mentre que les femelles no tenen oportunitats de parasitar els esforços d’uns altres d’aquesta manera, o almenys no tant (al capdavall, hi ha espècies que ponen en nius aliens). No és un juí de valor, és tan sols una definició biològica. Sovint, l’estratègia masculina ha evolucionat per parasitar els esforços reproductius de la femella i això condueix a tot un seguit de preguntes interessants com ara el conflicte sexual o com evolucionen els mascles per a oferir cures parentals, que és una cosa que també ocorre i en què hi ha diferències sorprenents entre ocells, peixos i mamífers. És un camp fascinant.

Foto: Jesús Císcar

Vostè ha treballat també en la «paradoxa del sexe», un problema evolutiu fonamental que encara no s’ha resolt. Per què existeix el sexe?2

Ha! És interessant la dificultat d’aquesta pregunta. És difícil perquè el sexe sol implicar la presència de mascles, però no sempre. La idea que sospesem és que els primers passos del sexe (que no impliquen necessàriament l’existència de mascles) són molt més econòmics que els últims, quan l’espècie es lliga a la presència de mascles. Pensem que quan un organisme comença a reproduir-se de manera sexual s’obre la porta a l’estratègia parasitària dels mascles, però per algun motiu, si se segueix per aquest camí, és molt difícil abandonar-lo. Alguns organismes són capaços de retornar a una forma asexual de reproducció sense problemes, però es tracta d’excepcions. Normalment, passar d’una forma de reproducció sexual a una altra d’asexual sol ser poc reeixit evolutivament, sobretot al començament. Quan estudiem processos així, veiem que els organismes no aconsegueixen desfer-se immediatament del doble cost del sexe. Per algun motiu, revertir una llarga història de sexe sembla complicat. Explicar els inicis del sexe, en principi sembla bastant fàcil. Per exemple, estudis experimentals amb llevats mostren que, si el sexe no existeix, hi ha interferència clonal i apareixen mutacions beneficioses en diferents llinatges. I no seria meravellós poder reunir-les totes [perquè es fixen en la població, tal com s’aconsegueix mitjançant la reproducció sexual]? Per tant, hi ha mecanismes que permeten entendre que el sexe té avantatges, però dubte que trobem un mecanisme que explique per si sol com superar de manera fiable aquest «doble cost» del sexe. Trobe que s’han de conjugar diversos elements per a explicar el manteniment del sexe malgrat l’aparició de mascles, i amb ells, del «doble cost» del sexe.

Llavors, en algunes espècies hi ha proves que el sexe és beneficiós, en part a causa de la selecció sexual, mentre que en unes altres aquesta mateixa selecció sexual comporta un conflicte sexual que acaba sent perniciós.

Sí, és un camp molt divertit, perquè es poden realitzar prediccions en els dos sentits sense que siguen inconsistents. [El fet que el sexe resulte o no beneficiós] depèn si se li dona més importància a l’existència d’interessos alineats entre els sexes o al conflicte sexual. Posem que estem adaptant-nos a un nou entorn, que hi ha alguna cosa difícil d’aconseguir i que se selecciona els mascles en la mateixa direcció que les femelles. Els mascles solen estar exposats a una selecció sexual més forta perquè només els que són molt bons aconsegueixen reproduir-se, mentre que la majoria de femelles es reprodueixen, i això ajuda a evolucionar més ràpidament en la direcció desitjada. Al mateix temps, sabem que també hi ha molts aspectes d’antagonisme sexual i que els mascles poden evolucionar cap a comportaments que són nocius per a les femelles.

«La idea que l’evolució sempre condueix a una major viabilitat de la població és manifestament falsa. El conflicte sexual n’és un bon exemple»

Vostè té una aproximació molt interessant al sexe com a estratègia de dispersió, similar a la dispersió espacial o temporal, però també en relació amb la identitat. Podria comentar alguna cosa sobre això?

Sí, la idea és que la reproducció asexual es basa en la suposició que tot el que s’ha fet en el passat recent és fenomenal, l’organisme està ben adaptat a tot i, per dir-ho d’alguna manera senzilla, se sent genial. Així que, per què no omplir el món de còpies perfectes d’un mateix que cresquen en el mateix lloc i en les mateixes circumstàncies? Però prompte queda clar que això és poc realista perquè si s’omple l’entorn d’organismes i ningú se’n va, tard o d’hora les coses empitjoraran a escala local. Per tant, la pregunta és: què cal fer? La naturalesa sembla haver aconseguit tres solucions. La dispersió en l’espai, per la qual, si no t’agrada viure en un lloc, pots anar a un altre diferent; la dispersió en el temps, per la qual pots (els teus gens poden) anar-te’n a dormir durant un temps i esperar que canvie alguna cosa [per exemple, molts organismes ho fan creant formes de resistència (sovint ous o llavors) que romanen latents durant un període de temps]; o la dispersió en identitat, per la qual tens sexe i acabes –els teus gens acaben– en un cos diferent, la qual cosa representa un altre tipus de canvi. Si fas una d’aquestes coses, aconsegueixes un canvi bastant dràstic, així que una cosa interessant que estem investigant és: si es tria una d’aquestes opcions, per a què utilitzar les altres? Perquè totes aquestes estratègies comporten costos. Si et desplaces, t’esperen perills. Si estàs inactiu, no saps què passarà quan despertes. I ja hem parlat dels costos del sexe.

Què fem llavors?

Ingènuament, crec que, si ja has apostat per un dels mètodes, ja no hauries d’utilitzar els altres. No podem pagar dues vegades pel mateix, és una estupidesa. Per això en la naturalesa s’observen correlacions negatives entre aquestes opcions. No obstant això, en la naturalesa també s’observen sovint correlacions positives entre elles. Per tant, m’agradaria continuar treballant en això i veure quan es poden esperar aquestes covariacions, sobretot perquè em fascinen. Com em fascinen també els organismes modulars que es poden dividir i separar. Les estreles de mar es poden trencar una extremitat i creix un individu complet a partir d’ella, ésun tipus de reproducció asexual. Hi ha una espècie d’estrela de mar de la qual només els mascles han colonitzat una gran part del Mediterrani. No hi ha femelles, de manera que no es poden emparellar, però com que els mascles es poden reproduir asexualment així, està tot ple de mascles.

Foto: Jesús Císcar

Potser estan esperant un canvi ambiental que els extingisca!

O potser un dia arriba una femella! M’encantaria conèixer la genòmica d’aquest cas perquè va ocórrer sense sexe.

Recentment ha realitzat un treball molt interessant sobre l’ecologia evolutiva del càncer: per què els elefants no pateixen més de càncer que els ratolins?

Supose que primer he d’explicar per què existeix aquesta pregunta. La idea és que cada vegada que una cèl·lula es divideix existeix la possibilitat que alguna cosa isca malament, i els organismes més grans tenen més cèl·lules, de manera que haurien de tenir més càncer. Una publicació recent indica que, en l’espècie humana, un increment en 10 cm s’associa amb un increment d’un 10 % en la probabilitat de patir càncer. Així que, en igualtat de condicions, ser més gran implica un major perill en relació amb el càncer. Però tenir major risc de càncer no significa que hages de tindre càncer des del primer dia. Costa un temps acumular totes les mutacions necessàries per a desenvolupar-ne, és un risc probabilístic que augmenta amb l’edat. Això, per descomptat, no beneficia els animals grans, perquè normalment són animals longeus que han de generar i mantenir un cos gran durant una vida molt longeva. El que han fet els elefants, i això prové d’un estudi molt nou, és tenir moltes còpies d’un gen anomenat p53, que és bàsicament un dels molts gens i mecanismes que s’asseguren que tot vaja bé durant la divisió cel·lular. Si es produeix un mal, aquest gen bàsicament diu a la cèl·lula «tu ja no vals, aparta’t i mor», i les cèl·lules obeeixen i l’organisme sobreviu. Si es produeixen mutacions en aquest gen, les coses s’extralimiten; hi ha humans amb mutacions en aquest gen que acaben desenvolupant molts tipus diferents de càncer. Per això l’ideal és no tenir només una còpia d’aquest gen, com ocorre en humans. Els elefants, en canvi, tenen vint còpies del gen p53. No sabem exactament què va ocórrer a escala evolutiva, però a mi em sembla que ni tan sols es pot començar a evolucionar per a ser gran llevat que s’evolucione també per a tenir millors defenses contra el càncer. Hem estat treballant per a modelar l’evolució d’aquest tipus de processos de defensa.

Llavors, què ocorre abans? S’evoluciona per a ser més gran i després s’aconsegueixen millors defenses contra el càncer, o a l’inrevés?

Ai! Ja m’agradaria saber-ho. Probablement una mica d’ambdues. El meu model s’acosta més al primer cas. Pots fer-te preguntes com: si tens aquesta quantitat de cèl·lules i aquest grau de mortalitat extrínseca [probabilitat de ser devorat o de morir per causes alienes a un mateix] que et permet viure una certa quantitat d’anys de mitjana, quin és l’avantatge evolutiu de ser més gran en relació amb la probabilitat de desenvolupar un càncer?

«Pense que els científics haurien de fer tot el que puguen per a eixir de la seua torre d’ivori»

Llavors, l’evolució sí que té alguna cosa que ensenyar a la medicina…

Per descomptat. Conec gent que ha basat la meitat de la seua carrera a defensar enèrgicament aquest argument. Òbviament, és molt més urgent entendre l’evolució de la resistència als antibiòtics. Els nostres trets relacionats amb el càncer són més o menys els que són i pot ser important per als tractaments terapèutics saber què ocorre, com han evolucionat les nostres defenses. No obstant això, si hi ha una prioritat en el camp de la medicina evolutiva és la d’entendre l’evolució tan ràpida que s’està produint cada dia en el planeta, la resistència a antibiòtics, que és bastant aterridora.

Última pregunta. Com a científics, sovint se’ns demana com a part de les nostres funcions que comuniquem la nostra investigació al públic en general. Està d’acord amb aquesta idea?

Quant a si tothom hauria de comunicar ciència de manera més o menys obligatòria… Cada persona té talents diferents. Jo diria que, si les teues habilitats són molt útils per a fer que els polítics vegen el món des del prisma de la conservació, hauries de fer-ho. Això té poc a veure amb explicar coses a xiquets. Però si aquesta és la teua habilitat, llavors també avant! Pense que els científics haurien de fer tot el que puguen per a eixir de la seua torre d’ivori.

1 El concepte tragèdia dels comuns va ser encunyat per l’economista britànic William Forster Lloyd i popularitzat posteriorment per l’ecòleg i filòsof americà Garret Hardin. Descriu un sistema de recursos compartits –per exemple, un grup de grangers que aprofita pastures comunes– en el qual les accions egoistes d’alguns individus –en aquest cas, de grangers que afegeixen més i més caps de bestiar al seu ramat– condueixen a la sobreexplotació del recurs comú i a un final en el qual no es maximitza el bé comú. En termes evolutius, reflecteix situacions en les quals la selecció afavoreix adaptacions que són bones per als gens d’un individu a curt termini, però dolentes per al grup o l’espècie –i potencialment i en última instància per a aquells mateixos gens egoistes– a llarg termini. (Torna al text)

2El problema consisteix a explicar com es manté la reproducció sexual, donats els múltiples costos que té. Per exemple, parlem del «doble cost del sexe» per a referir-nos al fet que un organisme que es reprodueix de manera asexual es reproduirà al doble de velocitat que un altre que es reprodueix sexualment mitjançant trobades entre mascles i femelles, perquè només ella es reprodueix.(Torna al text)

© Mètode 2019 - 100. Els reptes de la ciència - Volum 1 (2019)
Investigador Ramón y Cajal de l'Institut Cavanilles de Biodiversitat i Biologia Evolutiva (Universitat de València).
Investigador de l'Institut Cavanilles de Biodiversitat i Biologia Evolutiva. Professor contractat doctor del Departament de Microbiologia i Ecologia de la Universitat de València.