Effects of Amazonian flying rivers on frog biodiversity and populations in the Atlantic rainforest.

Given the speed at which humans are changing the climate, species with high degrees of endemism may not have time to avoid extinction through adaptation. We investigated through teleconnection analysis the origin of rainfall that determines the phylogenetic diversity of rainforest frogs and the effects of microclimate differences in shaping the morphological traits of isolated populations (which contribute to greater phylogenetic diversity and speciation). We also investigated through teleconnection analysis how deforestation in Amazonia can affect ecosystem services that are fundamental to maintaining the climate of the Atlantic rainforest biodiversity hotspot. Seasonal winds known as flying rivers carry water vapor from Amazonia to the Atlantic Forest, and the breaking of this ecosystem service could lead Atlantic Forest species to population decline and extinction in the short term. Our results suggest that the selection of morphological traits that shape Atlantic Forest frog diversity and their population dynamics are influenced by the Amazonian flying rivers. Our results also suggest that the increases of temperature anomalies in the Atlantic Ocean due to global warming and in the Amazon forest due to deforestation are already breaking this cycle and threaten the biodiversity of the Atlantic Forest hotspot.

Efectos de los ríos voladores de la Amazonía sobre la diversidad y las poblaciones de ranas en la Mata Atlántica Resumen Con la velocidad a la que la humanidad está alterando el clima, puede que las especies con un nivel elevado de endemismo no cuenten con tiempo suficiente para adaptarse y evitar la extinción. Usamos un análisis de teleconexión para investigar el origen de las precipitaciones que determinan la diversidad filogenética de las ranas selváticas y los efectos de las diferencias microclimáticas sobre la determinación de las características morfológicas de las poblaciones aisladas, las cuales contribuyen a una mayor especiación y diversidad filogenética. También utilizamos este análisis para investigar cómo la deforestación en la Amazonía puede afectar los servicios ambientales que son fundamentales para mantener el punto caliente de biodiversidad que es la Mata Atlántica. Los ríos voladores son vientos estacionales que transportan vapor de agua desde la Amazonía hasta la Mata Atlántica; la interrupción de este servicio ambiental podría derivar en la declinación poblacional y la extinción a corto plazo de las especies en este ecosistema. Nuestros resultados sugieren que los ríos voladores de la Amazonía influyen sobre la selección de las características morfológicas que determinan la diversidad de ranas y sus dinámicas poblacionales en la Mata Atlántica. Nuestros resultados también sugieren que el incremento de anomalías térmicas en el Océano Atlántico, causadas por el calentamiento global, y en la Amazonía, causadas por la deforestación, ya están interrumpiendo este ciclo y son una amenaza para la biodiversidad del punto caliente que es la Mata Atlántica.

The levels of selection debate: taking into account existing empirical evidence / El debate sobre niveles de selección: teniendo en cuenta la evidencia empírica existente

For over five decades the dominant neo-Darwinian view is that natural selection acts only at the genic and organismal levels, but the ignored empirical evidence of multilevel selection occurring in nature obtained over the last fifty years does not agree with it. A long exchange of mathematical and theoretical arguments about the levels at which natural selection acts constitutes what is known as the 'levels of selection debate'. The large amount of empirical evidence, studied by quantitative genetics means, specifically contextual analysis, indicates that natural selection acts on levels of the biological hierarchy above and below that of the gene and organism, from the molecular to the ecosystem level, thus supporting what is called the multilevel selection theory. Beyond theoretical arguments, if empirical evidence for multilevel selection and contextual analysis results are carefully examined, the debate on the levels of selection is easily resolved: natural selection occurs in nature at different levels of biological hierarchy. This text provides an overview of such empirical evidence.

Por más de cinco décadas la visión neo-darwinista dominante de la selección natural es que esta actúa únicamente a nivel génico y organísmico, pero la ignorada evidencia empírica de selección multinivel ocurriendo en la naturaleza obtenida durante los últimos cincuenta años no es consecuente. Un largo intercambio de argumentaciones matemáticas y teóricas sobre los niveles en los que actúa la selección natural constituye lo que se denomina como el "debate de los niveles de selección". La gran cantidad de evidencia empírica, estudiada mediante métodos de genética cuantitativa, específicamente el análisis contextual, indica que la selección natural actúa en niveles de la jerarquía biológica por encima y por debajo del nivel del gen y organismo, desde el nivel molecular hasta el ecosistémico, apoyando así lo que se denomina la teoría de selección multinivel. Más allá de argumentos teóricos, si se examina cuidadosamente la evidencia empírica de selección multinivel y los resultados del análisis contextual, se resuelve de forma sencilla el debate de los niveles de selección: la selección natural ocurre en la naturaleza en diferentes niveles de la jerarquía biológica. Este texto ofrece una revisión general de dicha evidencia empírica.

The Selection Metaphor: The Concepts of Metacontingencies and Macrocontingencies Revisited / La metáfora de la selección: una revisión de los conceptos de metacontingencia y macrocontingencia

Las explicaciones tradicionales de la conducta cultural se fundamentan en una perspectiva seleccionista. Sin embargo, varias discusiones teóricas se han preguntado sobre la misma y sobre la identificación de unidades de selección. Argumentaré que, si bien las propuestas centrales de Glenn constituyen una extensión valiosa de los principios operantes, el enfoque seleccionista ha entorpecido el desarrollo conceptual y empírico de la teoría. Se presenta un examen de las nociones fundamentales de la teoría de la evolución cultural; específicamente, una revisión de los conceptos de metacontingencias, contingencias conductuales entrelazadas, macrocontingencias y productos agregados, en términos de su contribución a una explicación válida y significativa del comportamiento cultural. Se sugiere que se requieren análisis experimentales funcionales para identificar el control de la conducta por parte de contingencias individuales o grupales, incluyendo los productos acumulados y agregados.

Current mainstream accounts of cultural behavior are strongly founded on a selectionist perspective. However, more than a few theoretical discussions have emerged regarding the appropriateness of the subject matter and the identification of units of selection. I argue that although Glenn's central formulations constitute a valuable extension of operant principles, the selectionist approach has hindered the theory's conceptual and empirical development. An examination of the fundamental notions included in the theory of cultural evolution is presented. Specifically, we review the concepts of metacontingencies, interlocking behavioral contingencies, macrocontingencies, and aggregate products in terms of their contribution to a valid and significant account of cultural behavior. It is suggested that experimental functional analyses are required to identify control of behavior by local contingencies or group consequences including cumulative and aggregate products.

Los nuevos pilaees de la teoría evolutiva a la luz de la genómica / New Pillars of Evolutionary Theory in the Light of Genomics

La teoría de evolución de Darwin se ha constituido en uno de los pilares fundamentales de la biología. Algunos supuestos de dicha teoría han sido complementados con las bases genéticas de la herencia dando origen a la teoría moderna o sintética de la evolución. En los últimos años se han logrado grandes avances en el área de secuenciación y análisis de genomas completos que han aportado elementos para debatir varios de los postulados darwinistas de la evolución. La demostración de procesos de duplicación de genes y de genomas completos, la transferencia horizontal de genes y la teoría endosimbiótica cuestionan la idea de cambio evolutivo como un proceso de acumulación de pequeños cambios a través del tiempo geológico. La evidencia de la selección neutral en el contexto genómico pone de manifiesto otros mecanismos de evolución, que no necesariamente van acompañados de un programa adaptacionista ni con la idea de progreso. En este artículo se presentan estos y otros conceptos adicionales tales como la regulación génica y los mecanismos moleculares del desarrollo y del ambiente como puntos de partida para el planteamiento de una teoría evolutiva incluyente y acorde a los conocimientos actuales.

The evolutionist theory proposed by Darwin is one of the fundamental pillars in biology. Darwin’s theory was solidified with the Modern synthesis of evolutionary biology thanks to the rediscovery of Mendel’s work, which laid the genetic basis of heredity. In recent years, great progress has been acquired in the sequencing and analyses of complete genomes, which have provided several elements to discuss some Darwinists tenets of evolution. The evidence of gene duplication and whole-genome duplication, the horizontal gene transfer and the endosymbiosis process question the idea that evolution proceeds through the gradual accumulation of infinitesimally small random changes. The new evidence of neutral selection on the genomics context reveals other mechanisms of evolution not necessarily related with the idea of progress or with an adaptationist program as was originally stated by the Darwin’s theory. In this paper, I present these and other concepts such as gene regulation, molecular mechanisms of development and some environmental aspects (epigenesis and phenotypic plasticity) as starting points to think in the necessity to update the evolutionary theory which in my opinion should be more inclusive, pluralistic and consistent with our current knowledge.

La selección nauural y los cultivos transgénicos: ¿un hiato darwinisaa? / Natural Selection and Transgenic Crops: A Darwinian Hiatus?

En diciembre de 2008, se reportaron 125 millones de hectáreas de variedades transgénicas de soya, maíz, algodón y canola, sembradas en 23 países de los cinco continentes. Estas variedades fueron transformadas con genes de origen procariote, que les confieren la capacidad de resistir el ataque de insectos lepidópteros o tolerar dosis comerciales de herbicidas. Desde el inicio de la ingeniería genética, se ha planteado la pregunta de si estos organismos, liberados de manera masiva en los agroecosistemas, pueden causar efectos ambientales negativos en el mediano plazo, o efectos evolutivos desastrosos en el largo plazo. Una manera de analizar este problema, es considerar si pueden escapar a la selección natural darwinista, por el hecho de haberse introducido genes foráneos mediante manipulación humana. Para ello, se estudia la literatura disponible sobre el flujo de genes, desde los cultivos modificados hacía sus parientes silvestres estrechamente relacionados. Existe evidencia empírica de la hibridación entre materiales mejorados por métodos convencionales (hibridación, retrocruces, selección) o biotecnológicos (transferencia de genes foráneos) y parientes silvestres estrechamente relacionados. En todo caso, los efectos de estas hibridaciones dependen de la interacción entre el gen transferido y la planta silvestre pariente de la planta hospedera, en el ecosistema particular en que ocurra. El mayor efecto ambiental y evolutivo, es el resultado de la introgresión del transgen en el pariente silvestre, proceso que implica la estabilización del transgen en el genoma hospedero, resultado de sucesivas generaciones de hibridación y retrocruce. La introgresión depende más de la naturaleza del gen, y del lugar que ocupa en el genoma donante, que del mecanismo de introducción en dicho parental. No se han reportado efectos negativos sobre la diversidad genética de las especies transformadas, ni sobre el ambiente o los consumidores. En el contexto de la evidencia analizada, parecería que los cultivos transgénicos no escapan a la selección natural darwinista, sin embargo es muy temprano en términos evolutivos para llegar a una conclusión sobre este asunto.

In December 2008, 125 million hectares of transgenic varieties of soybean, corn, cotton and canola, were reported planted in 23 countries on five continents. These varieties were transformed with genes of prokaryote origin, rendering them resistant to lepidopteran insects attack or toleratant to commercial herbicides. Since the beginning of genetic engineering, the question whether mass release of these crops in agroecosystems, can cause either negative environmental effects in the medium term or evolutionary effects in the long term, has been raised. One way of analyzing this problem is to consider whether they can escape Darwinian natural selection, because foreign genes have been introduced through human manipulation. To this end, I study the available literature on gene flow from modified crops to their wild closely related relatives. There is empirical evidence of hybridization between improved materials, by both conventional methods (hybridization, backcross, selections) and biotechnological (transfer of foreign genes), and closely related wild relatives. In any case, the effects of these hybrids depend on the interaction between the transferred gene and the wild relative, the particular ecosystem in which it occurs. The biggest environmental and evolutionary impact is the result of introgression of a transgene in the wild relative, a process that involves stabilization of the transgene in the host genome, as a result of successive generations of hybridization and backcrossing. The introgression depends more upon the nature of the gene and its localization in the donnor s genome, than on the mechanism of introduction. No negative effects on the genetic diversity of species genetically modified, have been reported, neither on the environment or consummers. In the context of the evidence discussed, it appears s if genetic modified crops do not escape Darwinian natural selection, however it is very early in evolutionary terms to reach a conclusion on this matter.

Darwin o el faloo conflicto entre la teoría de a selección natural y la hipóteesis de la pangénesis / Darwin or the False Conflict Between the Theory of Natural Selection and the Hypotheses Pangenesis

Teniendo como objetivo buscar una compresión más integral de la obra de Darwin, presento una reflexión sobre el desarrollo de sus ideas, resaltando las influencias que la visión mecánica de la naturaleza, el lamarckismo y las teorías recapitulacionistas alemanas, ejercieron sobre él. Se destaca la originalidad de la teoría de la selección natural surgida por comparación con el cruce dirigido y fundamentada en una interpretación de la naturaleza como sistema económico donde se aplica la ley de población de Malthus. Sin embargo, la preocupación de Darwin por el origen de la variación lo llevó a considerar el carácter complejo de este problema y en particular, lo relacionado con la influencia del medio ambiente en la variación evolutiva. En este contexto se destaca la importancia histórica que tiene su fallida presentación de la hipótesis de la pangénesis. Para concluir se muestra que a pesar de que el concepto de evolución por selección natural presupone la existencia de variaciones individuales azarosas, Darwin continuó con su intento obstinado de encontrar las leyes de la variación, las cuales creyó haber explicado mediante esta hipótesis.

In order to provide a more integral view of Darwin’s work, I present the development of his ideas, showing the influence of the mechanical view of nature on one hand, and the Lamarckian recapitulationism on the other. The originality of the theory of evolution by natural selection is highlighted, while showing its connection with the analogy with breeders directed crosses and its theoretical justification inspired in Mathus population theory. However, it is explained how Darwin’s concern with the problem of the origin of evolutionary variations led him to consider the role of the environment in the production of variants. In this context it is explained the historical importance of his ill-fated hypothesis of pangenesis. To conclude, it is shown that though the concept of evolution by natural selection assumes the randomness of individual variations, Darwin nevertheless pursued his stubborn search for the laws of variations that he believed to have accounted for with this hypothesis.

Darwin y la impssibilidad de causas finales en la bollogía / Darwin and the Impossibility of Final Causes in Biology

La teoría de la selección natural propuesta por Charles Darwin en su obra El origen de las especies no solo colocó las bases para una explicación coherente de los hechos fundamentales de la biología (el origen común de los seres vivos, la diversidad de individuos y especies y la transmisión de características hereditarias), sino que además introdujo maneras nuevas de hacer filosofía. La teoría de la selección natural hace superflua cualquier posibilidad de apelar a explicaciones de tipo finalista en la ciencia. Desde Aristóteles se conocen cuatro tipos de causa: la material, la formal, la eficiente y la final. Aunque la causa eficiente es el paradigma de explicación por exce-lencia de las ciencias naturales, la causa final sigue desempeñando un papel explicativo, por cuanto parece estar arraigada en nuestra estructura humana de pensamiento y la tendencia a presentar explicaciones finalistas sigue siendo recalcitrante. Quizá por estar los seres humanos tan familiarizados con la complejidad inherente a los procesos de diseño en las artes y en la técnica y quizá por la circunstancia de que los seres humanos organizamos casi todas nuestras acciones en torno a propósitos, es decir, a la definición de unos fines para los cuales buscamos unos medios, suponemos por vía de analogía que la naturaleza en su complejidad exige la presencia y acción de un diseñador inteligente. Kant en la Crítica de la facultad de juzgar hace una defensa del carácter "irrenunciable al género humano" de este modelo explicativo. Para contro-vertir esta opinión milenaria, me apoyaré, en investigaciones recientes de Richard Dawkins y de otros biólogos contemporáneos para mostrar con la evolución de ojos en la naturaleza que el surgimiento de órganos de alta complejidad puede ser explicado sin problema con la teoría de la selección natural propuesta por Darwin en 1859.

Darwin’s theory of natural selection in The Origin of Species not only laid the fundamental elements for a persuasive explanation of biological facts (as the common origin of all living beings, the rich diversity of individuals and species and partially the transmission of hereditary characters), but rather it introduces new forms for doing philosophy. The theory of natural selection leaves no room for final explanations and causes in the natural sciences. Since Aristotle there are four types of causes: material, formal, efficient and final. The efficient cause is since the 17th century the established model of explanation in natural science. However the final cause type of explanation seems to be well rooted in the structure of our human understanding. As creative artists, as craft designers, as lawgivers in societies, human beings are fully conscious that complexity in organization requires previous intelligence. As free rational beings we tend to organize most of our actions as purposive in terms of selecting ends and means. As I will show we suppose wrongly by way of analogy that the explanation of complexity in nature likewise requires the presence and the action of an intelligent being. Kant in his Kritik der Urteilskraft defended that this model of explanation seems to be "unrejectable for human beings". With an analysis of contemporary research work done by Richard Dawkins and others on the evolution of eyes in nature, I will show that in 1859 Darwin´s theory of natural selection demolished this millenary way of thinking, in which final cause has a place for explanation in natural science.

El Viaje / The voyage

Las exploraciones hidrográficas y geográficas siempre han sido necesarias para Inglaterra, muy consciente de su condición insular. El marino Robert Fitz Roy participa en dos de ellas incorporando a Charles Darwin en la segunda, quien a los 22 años era bachiller en Teología, Filosofía y Artes en Cambridge. Además se había preparado en geología e historia natural. Gran observador y capaz de llegar a conclusiones generales desde los detalles visibles. Ése viaje duró casi 5 años, tanto por mar como por las exploraciones por tierra que efectúo Darwin. Reconoció el bosque húmedo, los glaciares y fue testigo de erupciones volcánicas, maremotos y terremotos. En las Islas Galápagos hizo sus observaciones zoológicas que dieron base a sus postulados sobre el origen de las especies y la supervivencia de las más aptas. De vuelta en Inglaterra sus observaciones serán maduradas por él y sus seguidores, por décadas, tarea que continúa en la actualidad.

Hydrographical and geographic knowledge have been essential for England, an insular nation. Robert Fitz Roy took part in two voyages as a seaman. In the second, Charles Darwin, aged 22, joined the expedition. He had received a degree in Theology, Philosophy and Arts at Cambridge. He had also studied Geology and Natural History. Darwin was a keen observer, capable of drawing conclusions from details. The voyage and explorations lasted nearly 5 years. He examined the rainforest and glaciers and witnessed volcanic eruptions, earthquakes and tsunamis. At the Galapagos Islands, he made his most important zoological observations, which became the essence of his proposal on the origin of species and natural selection. Back in England, he and other scientists continued improving his ideas, a task yet to be completed.

¿Qué hacemos con el creacionismo? / What we do with creationism?

El Creacionismo se basa en una interpretación literal de la Biblia respecto de nuestros orígenes. Si bien la evidencia acumulada en un siglo y medio apunta fuertemente a que derivamos de otras especies, existe especialmente en algunos países anglosajones una corriente que propone reinstaurar la postura creacionista en la enseñanza escolar. Dado que esta tendencia es prácticamente imposible de negar, es posible que la mejor estrategia sea, en efecto, incorporar el creacionismo a las salas de clases y compararlo con la evidencia propuesta por la teoría de la evolución. De esta manera, podremos acercarnos a aquellos individuos que de otra manera se alejarán irremediablemente del pensamiento científico.

Creationism is based on a literal interpretation of the Bible. Although the evidence accruedin more than a century strongly points toward a common origin of our species and other animals, there is, especially in some anglosaxon countries, a current tendency that intends to restore the teaching of creationism in highschool. Provided the undeniability of this trend, it is possible that the best strategy be, in fact, to include creationism in biology lectures and compare this view with the evidence proposed by the theory of evolution. In this way, it will be possible to approach those people who otherwise will hopelesly depart from scientific thought.

Estableciendo lazos entre Darwin y Jung: la selección natural, el inconsciente colectivo y el proceso de individuación / Stablishing ties between Darwin and Jung: natural selection, the collective unconscious and the process of indiduation

Estamos celebrando doscientos años del nacimiento de Darwin y ciento cincuenta desde la publicación de El origen de las especies. El mérito de Darwin fue ser el primero en plantear que las especies no fueron creadas todas simultáneamente y para siempre, sino que evolucionan en el tiempo adaptándose a su medio ambiente. La evolución es tanto física como mental. Los individuos mejor adaptados al medio se van a reproducir en mayor número que los otros y tendrán una descendencia más numerosa que perpetúe sus genes. Ningún cambio que afecte a un progenitor va a quedar sin ser transmitido a su descendencia. Carl G. Jung manifiesta que los seres humanos compartimos una semejanza psíquica, cuya base está dada por el inconsciente colectivo, que a su vez está compuesto por los arquetipos. El inconsciente colectivo es igual en todos nosotros y se ha ido formando a lo largo de millones de años de evolución. Es el sustrato de la conciencia. La aparición de la conciencia tiene que haber tenido, y seguir teniendo, una importante ventaja evolutiva; en caso contrario, y siguiendo a Darwin, no se habría perpetuado. Jung expresa que el proceso de individuación, que es un arquetipo, implica ir haciéndose cada vez más consciente, incorporando al inconsciente en un trabajo constante que lleva a que el individuo más exitoso esté armonizado consigo mismo y su devenir. En términos religiosos, será aquel que, a través de la gracia divina, ha sometido la propia a la voluntad divina. Nos preguntamos si la evolución psíquica no nos llevará a ir facilitando las condiciones para que dicha gracia divina se exprese en la conciencia del ser humano.

We are celebrating two hundred years since the birth of Darwin and one hundred and fifty years since the publication of The Origin of Species. The merit of Darwin was being the first one to argue that the species were not created all at once and for always, but that they evolved over time, having adapted to their environment. Evolution is physical as mental as well. The individuals better adapted to the environment will reproduce in greater number than other sand will have more offspring to perpetuate their genes. All changes that affect a progenitor are transmitted to its descendants. Carl G. Jung declares that we human beings share a psychic resemblance, the foundation of which is the collective unconsciousness, which at the same time is composed of archetypes. The collective unconsciousness is the same in all of us and has been taking shape over millions of years of evolution. It is the so-called substrate of consciousness. The consciousness must have had, and still has, an important evolutionary advantage; otherwise, and according to Darwin, it would have not perpetuated. Jung manifests that the individuation process, which is an archetype, implies becoming increasingly conscious, incorporating the unconsciousness in a constant process that allows the most successful individual are in harmony with their present and emerging self. In religious terms, they will be the ones that, through divine grace, have submitted their own will to the divine will. We ask ourselves if psychical evolution will not bring us then to facilitate the expression of such divine grace in the consciousness of the human being.