¿Qué es la evolución artificial y para qué se utiliza?

La humanidad puede utilizar la evolución para su beneficio.
¿Qué es la evolución artificial?

La evolución es un proceso biológico extensamente probado.

Su principal impulsor fue Charles Darwin (1809-1882), el famoso biólogo que zarpó los mares a bordo del Beagle, describiendo una enorme cantidad de especies animales que encontró durante sus viajes marítimos. Estas investigaciones de Darwin dieron fruto a su famoso libro “El origen de las especies”, donde propuso su teoría evolutiva.

Hoy en día sabemos mucho más acerca de cómo funcionan los procesos evolutivos, llegando al punto en el que podemos utilizarlos para nuestro beneficio a la hora de avanzar en ciertas áreas del conocimiento o incluso para mejorar nuestros programas informáticos.

Las bases de los procesos evolutivos

Antes de comentar la evolución artificial sería conveniente explicar con claridad qué es la evolución a secas. La evolución es como llamamos a los cambios que se producen en las distintas especies de seres vivos, que permiten que estas se adapten mejor a los ambientes que habitan a medida que pasan las generaciones.

La evolución ocurre por dos principales motivos que resumimos a continuación:

1. Las mutaciones genéticas

El primer motivo es que el ADN, el material genético que utilizamos para pasar nuestra información a la descendencia, además de ser las instrucciones que siguen las células para su desarrollo y función, no se transmite de forma perfecta de una generación a la siguiente. A estos cambios genéticos les llamamos mutaciones, y se producen al azar.

El azar de las mutaciones significa que los cambios que éstas originen también serán azarosos. La gran mayoría de mutaciones serán neutrales, es decir, que no producirán un efecto tangible en la vida del individuo. También hay mutaciones negativas, que hacen que quienes las portan tengan una menor capacidad de sobrevivir o reproducirse.

Pero existirá un porcentaje de mutaciones positivas, que mejorarán las capacidades de supervivencia y reproducción de la especie. Estos cambios positivos, negativos y neutros tienen la capacidad de hacerse comunes para prácticamente toda la población en las condiciones adecuadas. Si un cambio genético es extremadamente positivo para quien lo porta, es más probable que este se transmita a la descendencia.

2. La presión selectiva

Todo ambiente ejerce lo que llamamos “presión selectiva” sobre los organismos que lo integran. En un ambiente con pocos recursos, por ejemplo, aquellos individuos que estén mejor capacitados para obtenerlos serán los que prosperen con mayor facilidad.

Podemos llamar presión selectiva a cualquier presión, sin importar su magnitud, que favorezca ciertos comportamientos o características frente a otros.

La presión selectiva es una “fuerza” externa que guía el proceso evolutivo. Como decía Darwin, aquellos individuos y especies que se adapten mejor a su ambiente (o lo que es lo mismo, a las presiones selectivas de este) serán los que, con el tiempo debido, acabarán desplazando a los menos adaptados.

Definición y usos de la evolución artificial

Una vez establecido de forma básica lo que es un proceso evolutivo, podemos adentrarnos en qué significa la evolución artificial y para qué podemos utilizarla. Como podemos imaginar, la evolución artificial se diferencia de la evolución natural porque es el ser humano quién la dirige.

Deberíamos comentar también el término “selección artificial”, que está muy ligado con la evolución artificial. Este hace referencia a los procesos a través de los cuales los humanos ejercemos una presión selectiva sobre diferentes especies para obtener un resultado concreto.

Un ejemplo claro de selección artificial sería la cría selectiva de perros para que estos realicen diferentes labores (desde la caza hasta tirar de trineos). Las diferentes razas de perros se acaban adaptando a las tareas para las cuales son requeridos, ya que los humanos deciden aparear a los perros con las mejores características entre ellos. Son los humanos los que deciden qué genes se pasan a la descendencia, generando una presión selectiva artificial.

La evolución artificial puede hacer referencia tanto a estos procesos de selección artificial (donde es el humano quién decide el rumbo de la evolución de la especie), como a otros procesos tecnológicos, donde se usan las diferentes dinámicas evolutivas de mutación y selección para la optimización de sistemas. Esto se utiliza por ejemplo, para mejorar inteligencias artificiales o encontrar biofármacos más eficaces.

¿Cómo se utiliza en investigación?

En la investigación se puede utilizar por ejemplo para observar cómo una población (habitualmente de microorganismos, que evolucionan a mayor velocidad por su elevada tasa de reproducción) responde genética y/o fenotípicamente a cambios concretos en el ambiente, que han sido decididos por el investigador de antemano.

Se puede utilizar también, como ya hemos mencionado, para encontrar productos moleculares concretos. Digamos que tenemos una gran colección de diferentes bacterias y sabemos que estas son capaces de digerir, por ejemplo, el plástico de las anillas de las latas. Si quisiéramos mejorar su capacidad de realizar esta función, podríamos utilizar un experimento de evolución artificial.

Este tipo de experimentos para optimizar ciertas características de microbios necesita de dos fases consecutivas que se irán repitiendo hasta obtener los resultados deseados:

  • Análisis de las capacidades de los microbios para realizar la función que buscamos optimizar
  • Aplicación de la presión selectiva artificial (eliminamos del grupo a los microbios con peores resultados y los sustituimos por bacterias mejor capacitadas)

Cuando hayamos encontrado microbios que realicen la función que deseamos de forma adecuada para nuestros objetivos, daremos por concluido el experimento de evolución artificial. La utilidad de este tipo de sistemas es enorme, pero requiere de un gran conocimiento de las características genéticas y fenotípicas de los organismos utilizados para saber aplicar la presión selectiva óptima.

Aplicaciones para la tecnología digital

En el mundo del software y la inteligencia artificial también se utiliza el concepto de evolución artificial. Un ejemplo son los llamados algoritmos genéticos o evolutivos, que se utilizan para mejorar las capacidades resolutivas de un programa frente a un problema concreto.

A continuación os dejamos un video interesante, donde se utilizan algoritmos genéticos para, imitando los procesos de la evolución, conseguir que cuerpos digitales a los que no se les ha enseñado a deambular, acaben encontrando la solución mecánica necesaria para conseguir hacerlo.

Las aplicaciones de la evolución artificial son amplias y afectan a muchos tipos de conocimiento y tecnologías. La evolución es, al fin y al cabo, un complicado proceso de optimización de los seres vivos a su ambiente, así que podemos utilizar este tipo de procesos evolutivos para optimizar sistemas complejos y encontrar soluciones de una manera mucho más sencilla.

Referencias bibliográficas

  • P. Husbands, I. Harvey, D. Cliff, G. Miller (1997) Artificial Evolution: A New Path for Artificial Intelligence?, Brain and Cognition, Volume 34, Issue 1, Pages 130-159, ISSN 0278-2626, https://doi.org/10.1006/brcg.1997.0910.
  • John M. Gibson (1989) Simulated evolution and artificial selection, Biosystems, Volume 23, Issues 2–3, Pages 219-228, ISSN 0303-2647, https://doi.org/10.1016/0303-2647(89)90027-0.

Xavier, nacido en Caracas, Venezuela en 1993. Graduado en Genética por la Universidad Autónoma de Barcelona, en posesión de un título de Máster en Microbiología Avanzada de la Universidad de Barcelona. Ha participado en proyectos de investigación Biomolecular y de variabilidad genética. Es Director Editorial de MedSalud, aportando su conocimiento a la línea de contenido de la revista.