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La Hipótesis de rey rojo

Hace unos meses hablé de la hipótesis de la reina roja, que sostiene que una competencia antagónica entre seres vivos fuerza a una evolución más rápida. Recientemente, en 2003, se ha propuesto la teoría contraria: la hipótesis del rey rojo, que afirma que en las relaciones de simbiosis mutualista la evolución tiende a ralentizarse.

Para comenzar, habría que señalar que una situación de mutualismo se da cuando dos o más especies mantienen una relación en la que ambos obtienen beneficio. En este caso las interacciones pueden mantenerse por períodos prolongados de tiempo.

Puede tener lugar ayuda mutua entre individuos o un reparto de tareas y funciones para construir un nicho (la llamada hipótesis de la reina negra) o cual permite a las especies competir e incrementar su resiliencia.

Un ejemplo lo encontramos en el famoso pez limpiador (Labroides dimidiatus), que limpia de parásitos a peces de mayor tamaño, sus “clientes”. Esto se ha descrito como obvio, en una situación idealizada no hay opción de que el pez limpiador se alimente de los tejidos de su cliente ni de que este devore al limpiador. La distribución de beneficios es clara.

De hecho, se ha observado casos de peces imitadores que se introducen en las colonias de peces limpiadores para alimentarse de los tejidos de los clientes y los peces limpiadores los han expulsado.

El efecto del rey rojo

Fue en 2003 cuando Carl T. Bergstrom y Michael Lachmann publicaron un estudio titulado “El Efecto Rey Rojo: cuando el corredor más lento gana la carrera coevolutiva”.

En este estudio habían analizado desde un punto de vista matemático el reparto de beneficios entre los socios mutualistas desde el punto de vista de la teoría de juegos de Nash. Considerando que el concepto de equilibrio de Nash no sería suficiente, trabajaron con un modelo dinámico para comparar los diferentes equilibrios del sistema.

Buscaron modelos de poblaciones complejas con numerosas variables y diferentes actitudes de los participantes.

Como resultado, concluyeron que se relacionaba con los juegos de negociación, en los que “tener las manos atadas” puede suponer una ventaja estratégica porque sus amenazas pueden ser más creíbles y las amenazas en su contra más ineficaces.

En este caso, sería la especie que más lento evoluciona la que tendría “las manos atadas” en una coevolución prolongada en la que la ruptura de la cooperación sirve como amenaza. La evolución rápida no permitiría superar a la especie compañera, sino que forzaría a adaptarse a sus condiciones.

Este el Efecto del Rey Rojo que propusieron y supuso la base de la hipótesis: en las relaciones de mutualismo la especie que evoluciona más lentamente es la que impone sus condiciones y se lleva la mayor porción de los beneficios. Como rezaba el título del artículo, el corredor más lento es el que gana la carrera.

Así, la hipótesis del rey rojo sostendría que la evolución mutualista lleva a una evolución más lenta frente la evolución más rápida que propone la hipótesis de la reina roja.

Casi una década más tarde, Chaitanya S. Gokhale y Arne Traulsen publicaron otro estudio que literalmente se titulaba “Revisitando al Rey Rojo” en el cual añadieron mucha complejidad a los cálculos de Bergstrom y Lachmann.

Descubrieron que las cosas eran mucho más complicadas. Supusieron que en toda interacción interespecífica (incluyendo depredación y parasitismo) se producen diferentes ratios evolutivos y que una mayor lentitud evolutiva podría ser una ventaja en un juego coevolutivo de dos jugadores, pero una desventaja en un juego de varios jugadores.

Otro cálculo interesante fue publicado en 2015 por Lei Gao, Yao-Tang Li y Rui-Wu Wang. En este caso incrementaron la complejidad de los sistemas de cálculo y la variante de que hubiera una asimetría de beneficios entre los diferentes socios mutualistas.

Los resultados fueron sugerentes:

Los cálculos mostraron que existiría una especie de alternancia entre los efectos de la reina roja y el rey rojo. Cuando las recompensas son pequeñas se observa el efecto de la reina roja pero cuando las recompensas superan cierto umbral, el efecto del rey rojo destronaría a la reina roja.

Además, observaron algunas estrategias cooperativas complejas manipulando los umbrales:

  • Primero: los individuos cooperativos y desertores pueden coexistir e caso de frecuencias oscilantes.
  • Segundo: en caso de umbrales de beneficio asimétrico, el sistema cae en el dilema del dilema de los cerdos encajonados, en el que solo un lado elige cooperar y el otro deserta.
  • Tercero: caso en que todos los participantes decidan cooperar, se generan un beneficio tan elevado que se estabiliza en la población.

Genética mutualista

No sería hasta 2016 cuando Benjamin E. R. Rubin y Corrie S. Moreau publicaron otro estudio que trastoca por completo los postulados.

En lugar de proponer modelos analíticos hicieron un estudio genético de poblaciones de varias especies de hormigas del género Pseudomyrmex, viven en simbiosis con acacias de los géneros Triplaris y Tachigali.

Estos grupos han desarrollado un mutualismo de forma convergente, viviendo en las espinas de las acacias y alimentándose del néctar y otros alimentos generados por las acacias. A cambio de alimento y habitación, las hormigas protegen y desparasitan a la planta.

Este es uno de los casos de mutualismo más estudiado, junto con el de otras hormigas con larvas de mariposa y pulgones, y uno de los más citados en relación a la hipótesis del rey rojo.

En palabras de Rubin, este estudio habría sido imposible hace unos años, cuando la secuenciación de genomas era mucho más cara. Pero actualmente es posible una secuenciación masiva.

A su vez secuenciaron los genomas de varias especies de hormigas Pseudomyrmex que tienen uno estilo de vida más generalista y se muestran menos agresivas cuando sus nidos están en peligro.

Este ha sido el primer estudio genético de especies mutualistas con otras generalistas, fue un estudio enorme que manejó una magnitud enorme de datos.

Y el resultado contradijo frontalmente lo propuesto por el efecto del rey rojo: las especies que coevolucionaron de forma mutualista mostraron un nivel de evolución molecular mayor que las especies generalistas.

Rubin ha explicado esto afirmando que, en una relación de mutualismo, una especie no solo debe adaptarse a las presiones de su entorno, sino junto al organismo con el que interactúa.

Como ejemplo, descubrieron que el néctar que la acacia suministra a las hormigas contiene una enzima llamada quitinasa que inhibe una de las proteínas digestivas de las hormigas, lo que las hace incapaces de digerir el glúcido sucrosa y las torna dependientes de ese néctar.

En consecuencia, las hormigas han de evolucionar más rápido a fin de acomodar su química interna.

Los resultados de esta investigación han llevado a afirmar que el rey rojo ha sido destronado por la reina roja, pero Rubin y su equipo afirman que, como en todo, hacen falta más estudios a fin de determinar la veracidad o falsedad del efecto del rey rojo y su importancia en la construcción y evolución de las relaciones mutualistas.

Bibliografía:

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