Modelo de evolución del cubo que se agita

El modelo del cubo oscilante de la evolución es una teoría de la biología evolutiva que describe cómo las perturbaciones ambientales de magnitud variable afectarán a las especies presentes. ^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]} La teoría enfatiza la relación causal entre los factores ambientales que inciden y afectan a los sistemas genealógicos, proporcionando una visión general que determina la relación entre la variedad de sistemas biológicos.

Esta teoría fue desarrollada por Niles Eldredge , un biólogo y paleontólogo estadounidense , ^{[ 4 ]} y publicada en la revista 'Evolutionary Dynamics: Exploring the Interplay of Selection, Accident, Neutrality and Function', donde Eldredge introduce su modelo del cubo oscilante en el artículo titulado: 'The Sloshing Bucket: How the Physical Realm Controls Evolution'. ^{[ 5 ]}

El modelo del cubo que se mueve utiliza la metáfora del agua para representar las especies que se desplazan de un lado a otro en el entorno, representado por el cubo. Las perturbaciones en el entorno se representan mediante el movimiento del cubo, que crea los chapoteos. Inicialmente, los chapoteos o perturbaciones leves no derraman agua; predomina la estabilidad de las especies presentes. Sin embargo, a medida que las perturbaciones físicas aumentan en magnitud y tamaño, los chapoteos provocarán que se derramen grandes cantidades de agua, lo que representa la extinción y la especiación de los organismos presentes.

Un ejemplo que Eldredge utiliza son los dinosaurios, que fueron la forma de vida predominante en la Tierra durante 150 millones de años, ^{[ 6 ]} sobreviviendo a cambios evolutivos menores sin grandes modificaciones. No fue hasta el impacto del asteroide del Mesozoico que se produjo la extinción de los dinosaurios y, tras un lapso de cinco a siete millones de años, los mamíferos comenzaron a especiarse y diversificarse. ^{[ 7 ] [ 8 ]}

La doble jerarquía de la genealogía y la ecología es necesaria debido a la naturaleza dual de los organismos. Todos los organismos realizan dos funciones principales: existen interactuando con el medio ambiente para obtener energía y se reproducen. ^{[ 14 ]} Estas dos acciones distintas existen cada una dentro de su propia jerarquía, pero están vinculadas a nivel del organismo mediante la selección natural y la variación.

Al integrar el sistema de doble jerarquía mencionado anteriormente junto con los tres patrones establecidos de la vida evolutiva, se puede realizar plenamente el modelo de evolución del cubo oscilante. La escala espacio-temporal de las perturbaciones ambientales o físicas se puede analizar a través de ciertos niveles dentro de la jerarquía, según su magnitud y efecto. ^{[ 8 ]}

Primer nivel: Efectos a corto plazo dentro del deme o nivel del avatar. No hay un cambio evolutivo neto, lo que resulta en estasis.

Segundo nivel: Efectos a medio plazo, localizados en regiones específicas. La selección estabilizadora se produce a medida que poblaciones o especies adyacentes ocupan los puestos perdidos, restableciendo la misma jerarquía previa. ^{[ 15 ]}

Tercer nivel: Cambios ambientales a gran escala. Estos cambios, que duran desde decenas de años hasta miles o más, son lo suficientemente lentos como para permitir que las especies migren a entornos más óptimos. En consecuencia, debido al seguimiento del hábitat, se producen algunos cambios en los niveles inferiores de la jerarquía, pero en general, las especies prevalecen y se mantiene la estabilidad.

Cuarto nivel: Perturbaciones regionales. Cuando los cambios son demasiado rápidos para el seguimiento del hábitat, se produce el tercer patrón de vida. En este umbral, la extinción y la especiación se desencadenan a gran escala en especies no relacionadas.

Quinto nivel: Perturbaciones globales. Esencialmente, eventos de extinción masiva que transforman por completo las especies existentes. La extinción y la especiación son comunes y generalizadas en todo el mundo. Ejemplos de ello son la extinción del Pérmico-Triásico. ^{[ 16 ]}

El modelo del cubo oscilante de la evolución ha sido bien recibido por algunos biólogos evolutivos. El filósofo y biólogo Telmo Pievani afirma que «la teoría de la jerarquía es capaz de abarcar todos los niveles que hacen que el juego evolutivo sea tan complejo, desde los genes hasta los organismos, las especies y los escenarios ecológicos más amplios». ^{[ 17 ]} Los paleontólogos Bruce Lieberman y Elisabeth Vrba han afirmado que el modelo del cubo oscilante, incluido en la teoría de la jerarquía, «desempeña un papel destacado en la configuración de las principales características de la diversidad y la organización biológica». ^{[ 18 ]}

También se han formulado algunas críticas al modelo. Uno de los principales problemas del modelo de evolución del cubo oscilante es la ausencia del mecanismo de herencia ecológica . Dado que esta forma de herencia no implica reproducción ni supervivencia económica, no encaja perfectamente en ninguna de las dos jerarquías, lo que genera una brecha conceptual en la teoría. ^{[ 19 ]} De manera similar, diferentes métodos de herencia, como la epigenética y la simbólica, presentes en otras teorías de la biología evolutiva, alteran la estructura jerárquica del modelo del cubo oscilante. Además, la perspectiva más externalista adoptada por este modelo, si bien distinta del adaptacionismo , representa otro concepto difícil de aceptar para algunos biólogos. ^{[ 19 ]}

El biólogo evolutivo Stephen Jay Gould critica además la definición arbitraria y exclusivamente selectiva de un individuo y los grupos subsiguientes que se derivan de estos individuos. ^{[ 20 ]} El biólogo David Morrison también señala la naturaleza confusa de las interacciones de red en jerarquías estrictas. ^{[ 21 ]} Tanto los sistemas ecológicos como los genealógicos no son estrictamente jerárquicos, y se pregunta «hasta qué punto las jerarquías dominan las conexiones de la red». ^{[ 21 ]}

El modelo del cubo que se agita de la evolución ha sido aplicado por Daniel Brooks para explicar la biología evolutiva de las enfermedades infecciosas emergentes (EID). ^{[ 22 ]} Publicado en 2007, utiliza el modelo del cubo que se agita para explicar las causas impulsoras de estas EID, afirmando que hay "accidentes evolutivos esperando ocurrir, que solo requieren el catalizador del cambio climático . . . " ^{[ 22 ]} A medida que las perturbaciones ecológicas regionales aumentan en frecuencia, los brotes episódicos de enfermedades recién mutadas y potencialmente más infecciosas y mortales también se volverán más frecuentes.

Además, se ha observado que la jerarquía genealógica constituye un fundamento para el campo de la psicología evolutiva. ^{[ 23 ]} Esto se debe a que los sistemas sociales son producto de la biología, que da lugar a la jerarquía genealógica.