Resumen

En el interior de cada ser vivo late un mecanismo invisible de 24 horas: el ritmo circadiano. Este reloj biológico, sincronizado con la luz y la temperatura, es la brújula que dicta cuándo comer, migrar o reproducirse. Sin embargo, en un mundo saturado de luces artificiales, ciudades fragmentadas y contaminación química, esta maquinaria perfecta se está rompiendo. La crisis climática y la expansión urbana están “envenenando” el tiempo de la fauna, provocando desajustes que ponen en riesgo desde la polinización de nuestros alimentos hasta la supervivencia de ecosistemas enteros. Comprender estas perturbaciones no sólo es una cuestión de ciencia, sino una urgencia para restaurar la sincronía entre nuestra forma de vida y los ciclos naturales. Este desajuste nos marca la hora de actuar; sólo respetando los pulsos de la naturaleza podremos asegurar la vida en la Tierra.
Palabras clave: ritmos circadianos, cambio climático, impacto ambiental, bienestar animal, crisis ecológica.

Out of Time? The human footprint behind the disruption of biological clocks

Abstract

Inside every living being beats an invisible 24-hour mechanism: the circadian rhythm. This biological clock, synchronized with light and temperature, is the compass that dictates when to eat, migrate, or reproduce. However, in a world saturated with artificial lights, fragmented cities, and chemical pollution, this perfect machinery is breaking down. The climate crisis and urban expansion are “poisoning” wildlife’s time, causing imbalances that threaten everything from the pollination of our food to the survival of entire ecosystems. Understanding these disturbances is not just a matter of science; it is an urgent call to restore the synchrony between our way of life and natural cycles. This misalignment tells us it is time to act; only by respecting nature’s pulse can we ensure life on Earth.
Keywords: circadian rhythms, climate change, environmental impact, animal welfare, ecological crisis.

Los relojes que gobiernan el mundo animal

Despertar segundos antes de que el despertador rompa el silencio; sentir ese vacío en el estómago exactamente a la misma hora cada tarde. No es coincidencia: es la precisión de un engranaje invisible. Todos los seres vivos, incluidos los humanos, poseemos relojes internos que guían cambios cíclicos en nuestros procesos internos y conductas —la digestión, los niveles de hormonas sexuales, la frecuencia cardíaca y hasta el vaivén de nuestro estado de ánimo—. Cuando estos patrones duran alrededor de 24 horas, se conocen como ritmos circadianos (Harfmann et al., 2015). Estos ritmos permiten que los organismos se preparen para las oscilaciones de su ambiente, anticipándose a la luz solar, la temperatura o la disponibilidad de alimento (figura 1). Un ejemplo nítido se observa en los insectos polinizadores: su actividad máxima ocurre durante el día, justo cuando la luz y el calor aseguran el banquete de néctar y polen en las flores.

Existen señales que sincronizan estos cronómetros internos con los ciclos del entorno, principalmente con el ciclo de luz y oscuridad. No obstante, otras señales ambientales ajustan la maquinaria: la temperatura, la comida disponible y las interacciones sociales, tales como la depredación o la competencia (Majumdar et al., 2015).

Figura 1. Ritmos circadianos en un individuo. A lo largo de un período de 24 horas, existen patrones cíclicos en cada nivel de un organismo (curvas de color); ya sea en procesos celulares, en el sistema digestivo o en patrones de actividad locomotora. Créditos: Cassandra Rubio y Luis M. Burciaga.

La orquesta celular y el desove del pez globo

En los animales, la influencia de estos ritmos alcanza el nivel más microscópico: coordinan procesos dentro de cada célula e incluso en el adn. Los ritmos circadianos dictan el momento óptimo para ingerir alimentos y metabolizarlos; asimismo, regulan la secreción de hormonas críticas como el cortisol (asociado al estrés) y la melatonina (determinante para el sueño). Todo ello implica que el reloj biológico influye tanto en el funcionamiento interno como en comportamientos visibles: el patrón de descanso o la reproducción (Zheng et al., 2021; figura 2).

Figura 2. En algunos peces globo, la reproducción está regulada por relojes biológicos internos que responden a señales ambientales, como el aumento en la duración del día durante el verano. Estas señales indican el momento ideal para desovar, cuando la temperatura del agua favorece la supervivencia de las larvas. Sin embargo, si se altera su ritmo circadiano, los peces pueden confundirse y desovar en invierno, cuando las condiciones no son óptimas; lo que reduce drásticamente las posibilidades de que sus crías sobrevivan. Créditos: Cassandra Rubio y Luis M. Burciaga con datos de Zheng et al., 2021.

Engranajes bajo presión

A pesar de que los ritmos circadianos ayudan a los animales a adaptarse a su ambiente, estos pueden alterarse por diferentes razones; lo que causa una desincronización entre el ritmo interno del organismo y los ciclos de su entorno. En las personas, esta desincronización puede provocar daños a la salud (Hou et al., 2020). Seguramente te ha pasado: te desvelas por estar en tu celular, viendo una serie o revisando TikTok. Al hacerlo, la luz de la pantalla engaña a tu cerebro y retrasa esa señal natural de “la hora de dormir”. ¿Y cómo te sientes al día siguiente? Probablemente te duele la cabeza, estás irritable o simplemente no te sientes bien; todo debido a ese desajuste en tu reloj interno por exponerte a la luz artificial en horas que deberías estar durmiendo. Algo similar ocurre en los animales; por ejemplo, cuando se alteran los patrones de sueño y actividad de algunos roedores, estos presentan conductas similares a la depresión y la ansiedad (Walker et al., 2020).

Y es que los ritmos de los animales no se alteran por sí solos. Nuestra presencia y nuestras actividades han tenido impactos críticos: iluminamos la noche con luces artificiales, llenamos el entorno de ruido constante y vertemos sustancias contaminantes en sus hábitats. Todo eso funciona como señales falsas que confunden a los relojes internos; alterando sus patrones naturales de actividad, descanso y reproducción, y con ellos, el equilibrio de los ecosistemas que habitan. Este fenómeno ha sido descrito por Bragazzi et al. (2022) como parte de una crisis global de salud planetaria, provocada por decisiones sociales y económicas que promueven un estilo de vida acelerado —centrado únicamente en el humano— que prioriza la expansión urbana y la explotación sin límite de los recursos naturales.

Paisajes fracturados

Además de todo el ruido, luces y contaminantes, otras actividades humanas —como la creación de carreteras y grandes construcciones— fragmentan las áreas naturales; aislando a los animales en cada pequeño “pedazo” de lo que era su hábitat (figura 3). Esta división, conocida como fragmentación del hábitat, puede causar un desajuste de los ritmos de muchos animales y, aunque aún son escasos, los estudios que abordan cómo esta alteración afecta sus ciclos muestran efectos preocupantes.

Piensa en el caos que sería si la ciudad donde vives se divide con barreras que impiden el paso; lo cual dificulta que realices tus actividades, llegues al trabajo, encuentres comida o te reúnas con tu familia. Pues a eso se enfrentan algunas especies: en el sur de la Amazonia, por ejemplo, los armadillos y zarigüeyas deben cambiar el horario de sus actividades de acuerdo con el tamaño de los fragmentos que habitan (Norris et al., 2010). Algo similar se encontró en el oeste de California, donde los depredadores —como pumas, linces y coyotes— se volvieron nocturnos en áreas con una gran densidad de personas (Wang et al., 2015).

Con todo el crecimiento urbano, ahora los animales tienen que cambiar sus horarios y mudarse a fragmentos de hábitat más pequeños para evitar a los humanos; por lo que se les complica más encontrar refugios y alimentos disponibles por la reducción de su área. Por si fuera poco, también se encuentran más cerca de zonas urbanas donde aumenta el ruido, las luces y la actividad humana; lo cual significa una amenaza y mayor estrés para ellos, obligándolos a cambiar sus horarios de actividad y quedando fuera de sincronía.

Figura 3. Las construcciones y residuos humanos fragmentan el hábitat y las rutas de las aves, exponiéndolas a ruidos y luces que desajustan sus ritmos naturales de canto, migración y descanso. Créditos: Cassandra Rubio.

El tiempo envenenado

Los seres humanos hemos contaminado el ambiente, desde la generación de basura hasta la contaminación del agua y del aire que respiramos. Si los animales respiran o ingieren estas sustancias contaminantes, se pueden alterar sus relojes internos —como tejidos o proteínas— que necesitan para realizar sus procesos vitales. Distintos estudios indican que la contaminación por medicinas, pesticidas y metales provocan alteraciones generales en el ritmo circadiano en los peces o en alguno de sus órganos y células específicas.

En especies como el pez mosquito, el pez dorado y el pez cebra, al estar en contacto con aguas residuales y sustancias químicas, dejan de ser activos durante el día y cambian sus patrones hacia una actividad nocturna. Además de esta alteración, los contaminantes generan en los peces distintos daños neurológicos, desequilibrios hormonales, afectaciones al sistema inmunológico y malformaciones en embriones; lo que pone en riesgo su reproducción y supervivencia (Melvin et al., 2016; Zheng et al., 2021; Buzenchi et al., 2024).

Figura 4. El pez mosquito es muy activo durante el día; sin embargo, su ciclo cambia al habitar aguas contaminadas con medicamentos, insecticidas y sustancias químicas presentes en cosméticos, pastas dentales y otros productos que utilizamos a diario. A medida que el agua se contamina más, su reloj interno se desajusta y disminuye su actividad total, pasando más tiempo activo de noche que de día. Créditos: elaborado por Cassandra Rubio y Luis M. Burciaga con datos de Melvin et al., 2016.

El calor que roba horas

La actividad humana ha acelerado el cambio climático en las últimas décadas y estas variaciones están afectando profundamente a los seres vivos. La temperatura, tanto la corporal como la ambiental, influye directamente en los ritmos circadianos (Bragazzi et al., 2022). El cambio climático rompe la relación natural entre la duración del día y la temperatura, generando un desajuste para el que muchos organismos no están preparados; una desconexión que puede tener consecuencias importantes en el funcionamiento de sus relojes internos (Jabbur y Johnson, 2022; Prokkola y Nikinmaa, 2018).

Aún se sabe poco sobre cómo estas variaciones afectan a los animales, pero un caso claro se observa en reptiles como serpientes, tortugas y lagartijas, que dependen de la luz solar para calentarse (figura 5). Estos animales suelen tomar el sol en ciertas horas para “cargar energía” y salir en busca de alimento, para luego refugiarse en zonas sombreadas durante las horas más calurosas. Pero, ¿te imaginas que el calor te robe la mitad del día y no te alcance el tiempo para nada? Así es como viven ahora algunos reptiles: las temperaturas aumentan más rápido y les obligan a acortar sus periodos de actividad. Con menos tiempo disponible, disminuye la comida que consiguen, se reduce su probabilidad de reproducirse y aumenta el estrés y la mortalidad de sus crías (Sinervo et al., 2024).

Figura 5. Iguanas y serpientes aprovechan el calor matutino para elevar su temperatura, y buscan refugio a mediodía cuando el calor es extremo. Si el aumento de temperaturas continúa, se reducen sus horas seguras, poniendo en riesgo su energía y supervivencia. Créditos: Cassandra Rubio.

El efecto dominó

La alteración de los ritmos circadianos en los animales puede afectar una o varias funciones esenciales que intervienen en los procesos que nos proveen de diversos productos y servicios. Pero, principalmente, también se alteran las redes entre organismos y elementos que mantienen vivos los ecosistemas; pues cada especie aporta funciones clave que van más allá de lo que obtenemos de ellas.

Hay aves y murciélagos importantes en el proceso de polinización, ya que en sus migraciones facilitan la reproducción de algunas plantas (Pauw, 2019). Aunque hoy en día se implementan diferentes tecnologías y sistemas de polinización artificial, aún son complementos y no reemplazan por completo estas funciones y beneficios tan valiosos de los polinizadores. Así que, si el cambio climático altera los ritmos circadianos y la migración de aves y murciélagos, podría afectarse la polinización de plantas importantes en la producción de nuestros alimentos; reduciendo la cantidad de frutas, semillas y verduras que obtenemos.

Mientras tanto, en el mar, si los relojes en los peces se desajustan, sus poblaciones pueden cambiar, así como sus horas de actividad. Los peces podrían desplazarse a aguas más alejadas de las costas, a aguas más profundas o incluso cambiar las horas en las que se alimentan. Todo esto es de gran importancia para los pescadores (Alós et al., 2017) y, si esta actividad se ve afectada, hay consecuencias económicas y en la oferta de pescado para nuestro consumo.

Y no sólo los animales silvestres están en riesgo: también hay que cuidar a los de granja. Cuando su ritmo natural se altera, las vacas, cerdos y gallinas pueden enfermarse y dejar de reproducirse; disminuyendo la producción de leche, carne y huevos (Li et al., 2021). La alteración de los ritmos no sólo interrumpe procesos clave para la producción humana, sino que rompe el equilibrio de la biodiversidad (figura 6). Los animales no valen sólo por lo que nos ofrecen; cada uno cumple un papel en su entorno, contribuyendo a la riqueza de selvas y bosques, asegurando que sobrevivan otras especies o aumentando la calidad del agua en los ríos y mares.

Figura 6. Todos los animales sostienen procesos clave en la naturaleza: las aves dispersan semillas de plantas, regulan poblaciones de insectos y artrópodos al alimentarse de ellos, las abejas polinizan flores silvestres, y los cangrejos trituran hojarasca enriqueciendo el suelo. Créditos: Cassandra Rubio.

Sincronizar el futuro: conclusión

Los ritmos circadianos en los animales están sufriendo las consecuencias de la actividad humana. Más allá de los avances al estudiar las extinciones, la pérdida de biodiversidad y los cambios en ecosistemas, también hay que prestar atención a los impactos que provocamos en los ritmos diarios de los animales. Estos ritmos controlan una gran cantidad de funciones y, si los relojes internos se desincronizan de las señales ambientales, no sabemos a detalle qué consecuencias tendrá para su salud y supervivencia. Además de considerar los posibles problemas para nuestra especie, se debe reconocer el valor que tienen los animales en el planeta por sí mismos y lo que aportan a los ecosistemas.

Es necesario estudiar a fondo estas afectaciones para comprender la respuesta de cada ritmo biológico a diferentes tipos de estrés ambiental; con el fin de diseñar prácticas de manejo y explotación de recursos que respeten estos ciclos e integren el bienestar animal. Además, debemos modificar nuestros sistemas productivos —ajustando los horarios de trabajo, límites de ruido y niveles de iluminación— para respetar la sincronía de la naturaleza, así como impulsar políticas públicas que integren la investigación sobre los ciclos en cada planificación donde sea necesaria.

Este desajustado reloj nos marca la hora de cuestionar nuestra forma de vida, donde se prioriza una expansión urbana sin límites, prácticas extractivas desmedidas y ritmos que no respetan los ciclos naturales. Debemos reconocer el valor propio de la vida silvestre, así como nuestra responsabilidad colectiva para actuar urgentemente y evitar los impactos negativos de nuestras actividades en cada ecosistema. Sólo así podremos proteger los ritmos naturales que son esenciales para la vida de los animales en la Tierra.

Agradecimientos

Programa de Apoyo a Proyectos de Investigación e Innovación Tecnológica (papiit, ia-202424)

Referencias

• Alós, J., Martorell-Barceló, M. y Campos-Candela, A. (2017). Repeatability of circadian behavioural variation revealed in free-ranging marine fish. Royal Society Open Science, 4(2), 160791. https://doi.org/10.1098/rsos.160791
• Bragazzi, N. L., Garbarino, S., Puce, L., Trompetto, C., Marinelli, L., Currà, A. y Kong, J. D. (2022). Planetary sleep medicine: studying sleep at the individual, population, and planetary level. Frontiers in Public Health, 10, 1005100. https://doi.org/10.3389/fpubh.2022.1005100
• Buzenchi Proca, T. M., Solcan, C. y Solcan, G. (2024). Neurotoxicity of some environmental pollutants to Zebrafish. Life, 14(5), 640. https://doi.org/10.3390/life14050640
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• Sinervo, B., Reséndiz, R. A. L., Miles, D. B., Lovich, J. E., Rosen, P. C., Gadsden, H. y de la Cruz, F. R. M. (2024). Climate change and collapsing thermal niches of desert reptiles and amphibians: Assisted migration and acclimation rescue from extirpation. Science of the Total Environment, 908, 168431. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2023.168431
• Walker, W. H., Walton, J. C., DeVries, A. C. y Nelson, R. J. (2020). Circadian rhythm disruption and mental health. Translational Psychiatry, 10(1), 28. https://doi.org/10.1038/s41398-020-0694-0
• Wang, Y., Allen, M. L. y Wilmers, C. C. (2015). Mesopredator spatial and temporal responses to large predators and human development in the Santa Cruz Mountains of California. Biological Conservation, 190, 23-33. https://doi.org/10.1016/j.biocon.2015.05.007
• Zheng, X., Zhang, K., Zhao, Y. y Fent, K. (2021). Environmental chemicals affect circadian rhythms: An underexplored effect influencing health and fitness in animals and humans. Environment International, 149, 106159. https://doi.org/10.1016/j.envint.2020.106159

Resumen

La diversidad genética es clave para que las poblaciones naturales puedan enfrentar los cambios que los seres humanos hemos causado en nuestro planeta, como son la crisis climática y el cambio de uso de suelo. Hoy en día, es posible evaluar la susceptibilidad de dichas poblaciones ante los efectos de estos disturbios y, con esta información, proponer acciones para su preservación. En este trabajo contamos dos ejemplos de cómo utilizando un nuevo método (la métrica de compensación genómica), junto con el uso de datos climáticos, logramos evaluar el grado de vulnerabilidad de dos especies mexicanas muy importantes, un pino y el maíz (Pinus leiophylla y Zea mays), proponiendo estrategias de conservación que permitan su supervivencia.
Palabras clave: diversidad biológica, diversidad genética, conservación, cambio climático, cambio de uso de suelo.

Genetic diversity: toolbox in the face of adversity

Abstract

Genetic diversity is key for natural populations to cope with the changes that humans have caused on our planet, such as the climate crisis and land use change. Today, it is possible to assess the susceptibility of populations to the effects of these disturbances and, with this information, propose actions for their preservation. In this paper, we present two examples of how, using a new method (the genomic offset), along with climate data, we assessed the degree of vulnerability of two very important Mexican species, a pine and corn (Pinus leiophylla and Zea mays), proposing conservation strategies that will enable their survival.
Keywords: biological diversity, genetic diversity, conservation, climate change, land use change.

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La importancia de la diversidad biológica y la diversidad genética

La diversidad biológica o biodiversidad se refiere al conjunto total de seres vivos que habitan el planeta, desde las pequeñas bacterias hasta las enormes ballenas. Todos los seres vivos que te puedas imaginar son el resultado de miles de millones de años de evolución, lo cual ha dado forma a la biodiversidad que hoy conocemos.

Tan sólo basta con observar a nuestro alrededor, los insectos que polinizan las flores, las aves que cantan y los grandes árboles que brindan sombra. Toda esa variedad de formas de vida —y las pequeñas diferencias entre los individuos dentro de cada especie— sostienen el equilibrio del planeta.

La diversidad biológica puede dividirse en tres grandes categorías: la diversidad genética, la diversidad de especies y la diversidad de ecosistemas. En este artículo haremos un recorrido por el componente más básico de la diversidad biológica: la diversidad genética, que se refiere a toda aquella variación heredable de cada individuo dentro de una población. Pero ¿cómo se guarda esta variación dentro de los organismos? Se almacena en el genoma, el cual es el conjunto de material genético de los individuos. El genoma a su vez se compone por genes, que son los encargados de portar la información que determina nuestros rasgos. Por su parte, los genes pueden tener distintas variantes, conocidas como alelos.

Los alelos son las versiones alternativas que tiene un gen para un mismo rasgo o carácter. Pensemos en todas las características que tienen las personas que conoces. Algunas tienen ojos verdes y otras marrones, su cabello puede ser lacio o rizado, o incluso algunas son más o menos resistentes a alguna enfermedad. Todos estos rasgos son una expresión de la diversidad genética, es decir, de la variedad de formas (alelos) que existen para los genes en la población. Entre más variables sean las características heredables entre los individuos, —es decir, mayor cantidad de alelos exista para cada característica—, más diversa será una población.

Por esto, la diversidad genética se vuelve fundamental para la supervivencia de las poblaciones, porque proporciona los atributos necesarios para enfrentarse a las siempre cambiantes condiciones del entorno. Imaginemos a la diversidad genética como una caja de herramientas: entre más herramientas tenga una población, más fácil será encontrar la forma de afrontar un nuevo desafío en el ambiente. Ahí es donde radica uno de los aspectos que la hacen tan importante en la adaptación y la supervivencia de las poblaciones y las especies ante los cambios ambientales (ver figura 1).

Desafortunadamente, en la actualidad, conservar la diversidad genética y la biodiversidad en general se ha convertido en un enorme desafío, debido a diversos factores que como seres humanos estamos induciendo.

Figura 1. En esta imagen se muestra un ejemplo de cómo la diversidad genética de una especie de pino permite la adaptación a distintas condiciones de temperatura. Aunque se trata de la misma especie, en la población de mayores altitudes (A), se observa cómo, debido a diferencias genéticas, los individuos tienen las características necesarias para vivir en condiciones con temperaturas más bajas mientras que en (B), a menores altitudes, los individuos presentan características que les permiten vivir en condiciones con temperaturas más altas.
Créditos: ilustración original realizada por Paulette Quintana y Vanessa Izaguirre.

Factores que amenazan la biodiversidad

Hoy en día muchas de las actividades que realizamos han causado un declive en la biodiversidad global. Fenómenos como el acelerado cambio climático y la transformación de las zonas naturales para activades humanas, como la agricultura o vivienda (conocido esto como cambio de uso de suelo) amenazan la supervivencia de las especies reduciendo la cantidad de hábitat que pueden ocupar, así como los recursos disponibles. Esto resulta en un menor número de individuos, es decir, una disminución en el tamaño de las poblaciones y, por consecuencia, una menor cantidad de diversidad genética (ver figura 2).

Figura 2. (A) Ejemplo de cómo las actividades humanas cambian el uso de suelo y ocasionan una reducción en el hábitat de las especies silvestres, disminuyendo la cantidad de individuos y con ello la diversidad genética que contienen. (B) Cada círculo de colores representa las variantes genéticas de cada individuo; se observa que al perderse esas variantes hay una menor cantidad de riqueza genética.
Créditos: ilustración original realizada por Paulette Quintana y Vanessa Izaguirre.

Este decremento en la diversidad genética hace que sea aún más difícil para las poblaciones sobrevivir a los cambios que están ocurriendo en su entorno, ya que cuentan con menos herramientas disponibles para adaptarse a las diferentes condiciones en las que habitan. Por eso, entender si las poblaciones cuentan con suficiente diversidad genética para sobrevivir ante las amenazas es crucial para conservarlas. Pero ¿cómo hacemos esto?

La era de las bases de datos, la bioinformática y la genómica de la conservación

Afortunadamente, en los últimos años se han desarrollado metodologías increíbles para el estudio de la biodiversidad. Con el uso de métodos de análisis bioinformáticos1 podemos identificar cuáles son las poblaciones que albergan una mayor diversidad genética y que, por ende, tienen más herramientas para sobrevivir.

De manera similar ha avanzado nuestro entendimiento del clima. Actualmente contamos con bases de datos que nos permiten conocer las condiciones climáticas en cualquier sitio del planeta y crear modelos para predecir como será el clima en el futuro2 (puedes visitar https://www.worldclim.org para conocer cómo ha cambiado el clima en distintas épocas).

De esta forma, si juntamos la información que tenemos disponible sobre la variación genética de las especies, así como del clima actual y las predicciones del clima futuro, podemos identificar las poblaciones que albergan la diversidad genética necesaria para enfrentarse al cambio climático. Esto se puede obtener con una nueva métrica, la cual conoceremos en la siguiente sección.

El cambio climático y el futuro de las especies

Recientemente, se han desarrollado una serie de métodos que permiten obtener una medida llamada compensación genómica de las poblaciones (genomic offset en inglés). Esta métrica es una manera de medir cuánto tendría que cambiar una población para adaptarse al clima futuro según su riqueza genética: entre menor sea la diversidad genética de las poblaciones, menos herramientas tendrán para adaptarse y por lo tanto menos posibilidades para sobrevivir a las condiciones climáticas del futuro (ver figura 3; Fitzpatrick y Keller, 2015). Por esta razón, el mantener la diversidad genética adaptativa se vuelve clave para el futuro de las poblaciones.

Figura 3. Ejemplo de compensación genómica para estrategias de conservación. En el panel (A) se muestran poblaciones con diferentes valores de compensación genómica, un valor alto (morado), intermedio (beige) y bajo (amarillo). La cantidad de cambio necesario para adaptarse a las condiciones climáticas futuras será mucho mayor en la población con un alto valor de compensación genómica (morada). En (B) se observa que aquellos individuos seleccionados para estrategias de conservación fueron los provenientes de una población que tendrá bajos niveles de compensación genómica y por lo tanto tendrán una mayor probabilidad para adaptarse al cambio ambiental.
Créditos: ilustración original realizada por Paulette Quintana y Vanessa Izaguirre.

Sin embargo, para aquellas poblaciones donde existe un alto valor de compensación genómica, el adaptarse a las nuevas condiciones no será sencillo. Para que las poblaciones logren adaptarse es necesario que se incorporen nuevas variantes genéticas que les permitan sobrevivir. Estas fuentes de variabilidad están dadas principalmente por mutaciones (al surgir cambios al azar en el adn de los organismos creando nuevos alelos, es decir, nuevas variantes de cada gen), eventos de migración, en los que la llegada de individuos desde otros lugares trae nuevos alelos a la población, o por recombinación genética (imaginemos esto como cuando mezclas dos colores para obtener uno nuevo, supongamos el azul y amarillo dando como resultado el color verde. Lo mismo sucede aquí, el material genético de los progenitores se mezcla entre sí, dando como resultado una nueva combinación de genes a los descendientes). Desafortunadamente, estos procesos, en su mayoría, requieren de cientos, sino es que miles o millones de años para que sucedan, lo que ocasiona que las poblaciones no puedan adaptarse a la misma velocidad con la que el clima está cambiando actualmente.

Si consideramos que será muy complicado que muchas especies y poblaciones se adapten por sí solas en el futuro, será necesario proponer estrategias de conservación que aseguren su supervivencia. Estas estrategias se han propuesto como acciones de migración asistida, es decir, realizadas con intervención humana, moviendo a los individuos más susceptibles al cambio climático a sitios más adecuados para su persistencia o, alternativamente, seleccionando individuos que posean las variantes genéticas que les permitan adaptarse a las condiciones climáticas futuras. Estos individuos pueden introducirse y cruzarse con individuos que se encuentran en las poblaciones más vulnerables, lo que puede lograrse ya sea moviendo a los individuos completos o utilizando propágulos,3 como polen o semillas, para imitar la dispersión natural, aumentando de esta forma las posibilidades de persistencia de las especies.

En México se han realizado distintos estudios que utilizan la compensación genómica para la conservación de las especies. A continuación, nos adentraremos en dos casos en los que se han estudiado plantas con las que seguramente te encuentras muy familiarizado: el pino y el maíz.

La compensación genética en acción: dos estudios para la preservación de la biodiversidad

Conservando los bosques templados del estado de Michoacán, México

Muchos hemos ido a una caminata por los bosques templados, rodeados por majestuosas montañas, en medio de enormes pinos, encinos y oyameles, disfrutando de un clima fresco. Si lo has hecho y has puesto atención, seguramente te habrás encontrado con una multitud de plantas y animales, como ardillas y aves posadas sobre las ramas. Asimismo, estos bosques proporcionan innumerables beneficios para el bienestar humano, como la regulación del ciclo del agua y de los ciclos globales de elementos importantísimos para la vida, como el carbono, el nitrógeno y el fósforo, la purificación del aire, entre otros, por lo que conservarlos es de vital importancia.

Ahí es donde empieza nuestra primera historia, en un bosque templado del estado de Michoacán, México, donde un grupo de científicas y científicos, preocupados por la conservación de este increíble ecosistema, se dio a la tarea de recolectar muestras de hojas. Lo que buscan no se ve a simple vista: quieren conocer la diversidad genética escondida en el adn de los árboles, para saber si resistirán el cambio climático en el futuro. Además, este bosque presenta otra gran amenaza: la deforestación para instalar cultivos como el aguacate y otros productos.

Michoacán es el principal productor de aguacate en el mundo, con aproximadamente 1.9 millones de toneladas al año para el 2022, según el Sistema de Información Agroalimentaria y Pesquera (siap, 2023). Desafortunadamente, la expansión de este cultivo ocasiona deforestación, convirtiendo al bosque en pequeños parches intercalados entre los huertos (si te interesa explorar cómo se ha expandido el cultivo de aguacate en la región, estas plataformas te lo muestra en mapas interactivos https://www.dynamicworld.app y ciga, Atlas del Proyecto persea). Aparte de eso, este bosque es también muy susceptible a los cambios de temperatura y precipitación ocasionados por el cambio climático. En otras palabras, enfrenta una doble amenaza: el cambio climático y el cambio de uso de suelo, que ocasionan una disminución en sus poblaciones y, como ya hemos visto, en la diversidad genética.

Para poder llevar a cabo su estudio, las científicas y científicos utilizaron al pino tlacote u ocote chino (Pinus leiophylla), con el objetivo de saber cuáles serán las poblaciones menos vulnerables ante ambas amenazas, y proponer áreas de conservación que permitan que este bosque continue con vida.

¡Y así comenzaron su trabajo! Primero colectaron muestras del pino tlacote por toda la franja aguacatera del estado de Michoacán (ver figura 4). Gracias al análisis de estas muestras obtuvieron los valores de compensación genómica de las poblaciones y, por otra parte, predijeron cuáles serían las áreas en donde seguirá ocurriendo la expansión de los huertos de aguacate para el año 2050. Además, también quisieron saber cómo sería afectada la conectividad entre los parches de bosque, (es decir, qué tan fácil o difícil resulta para los individuos moverse de una población a otra, dependiendo de las condiciones del hábitat). Una alta conectividad evita que las poblaciones queden aisladas y pierdan diversidad genética al no llegar nuevos alelos por migración.

Finalmente, integrando estos tres componentes (métrica de compensación genómica, pronóstico de la expansión futura de los huertos de aguacate y conectividad entre los parches de bosque), las científicas y los científicos encontraron que las poblaciones menos vulnerables serían aquellas ubicadas al este de la franja aguacatera (ver figura 4). Esta área incluye poblaciones que podrían adaptarse bien a los cambios ambientales futuros y que serán menos susceptibles a la extinción por el cambio de uso de suelo, manteniendo la conectividad entre parches. Además, esta zona abarca la Reserva de la Biosfera de la Mariposa Monarca, un sitio que proporciona refugio durante el invierno a las mariposas que migran desde Canadá y Estados Unidos, así como una gran cantidad de servicios ecosistémicos y culturales, por lo que su mantenimiento es clave para la conservación de la biodiversidad y el bienestar humano (Izaguirre-Toriz et al., 2024).

De esta forma las y los investigadores encontraron una manera de proponer estrategias para combatir el daño causado por el cambio climático y el cambio de uso de suelo en los bosques templados de Michoacán, al definir zonas donde será de vital importancia establecer propuestas que frenen la deforestación de estos bosques, dado que albergan poblaciones resistentes a dichos disturbios, ¿te imaginas un día de muertos sin el simbolismo de las mariposas monarcas en nuestro país?

Figura 4. Áreas para la conservación en la franja aguacatera en el estado de Michoacán. (A) Localización del estado de Michoacán, México. (B) Localización de la franja aguacatera dentro del estado de Michoacán. En color verde vemos los fragmentos de bosque en la franja aguacatera, mientras que en negro el área de la Reserva de la Biósfera de la Mariposa Monarca (rbmm). (C) rbmm como área prioritaria para la conservación de Pinus leiophylla. Estás poblaciones tienen menos valores de compensación genómica, menor pérdida de hábitat y una mayor conectividad entre las poblaciones.
Crédito: ilustración original realizada por Paulette Quintana y Vanessa Izaguirre.

Los teosintes al rescate del maíz

El maíz es la base de nuestra alimentación y un gran número de deliciosos platillos no serían posibles si no existiera. ¿Te imaginas una vida sin pozole, tortillas, chalupas, tamales, o unos sabrosos tacos? Bueno, pues todo esto podría suceder debido a los efectos del cambio climático. Desafortunadamente, en los últimos años, los cultivos de maíz se han enfrentado a temperaturas cada vez mayores a las que nuestros maíces no están acostumbrados, poniendo en gran peligro su supervivencia.

Para prevenir esto, un grupo de investigadoras e investigadores en el trabajo realizado por Aguirre-Liguori et al. (2019) decidió buscar soluciones utilizando la métrica de compensación genómica. Para ello, estudiaron a los parientes más cercanos del maíz, los teosintes Zea mays subespecie mexicana que habita en tierras altas y Zea mays subespecie parviglumis, perteneciente a las tierras bajas. Los teosintes, al estar estrechamente emparentados con el maíz, son genéticamente parecidos, y pueden cruzarse e introducir nuevas variantes genéticas adaptativas a los cultivos más susceptibles al cambio climático, favoreciendo su persistencia.

Las y los investigadores encontraron algo fascinante: de acuerdo con sus datos, algunas poblaciones de los teosintes de tierras altas portan variantes genéticas que las hacen más resistentes al aumento de las temperaturas. Estas variantes podrían usarse como una fuente de diversidad genética, al introducirlas en las poblaciones de maíz, rescatándolas ante los efectos del cambio climático, contribuyendo así a su supervivencia y a nuestra seguridad alimentaria.

Fue de este modo que mostraron que este tipo de experimentos entre parientes silvestres y especies domesticadas puede ser un mecanismo muy útil para introducir variabilidad genética a las poblaciones más vulnerables (ver figura 5), evitando la pérdida de tan importante alimento y asegurando nuestras placenteras comidas mexicanas.

Figura 5. (A) Ejemplo de una introducción de diversidad genética adaptativa a partir de especies de teosintes con características específicas. (B) Hay cruzamiento entre poblaciones de teosintes adaptadas y poblaciones susceptibles de maíz. (C) Con ello se obtienen individuos más resistentes a los efectos del cambio climático.
Créditos: ilustración original realizada por Paulette Quintana y Vanessa Izaguirre.

Un manejo responsable hace un mundo más diverso

El uso de los métodos que miden la compensación genómica y la vulnerabilidad al cambio climático es innovador, ya que nos abre la posibilidad de conocer cómo será la respuesta de las poblaciones en el futuro. Esto es importante dado que, con la crisis ambiental que los seres humanos estamos provocando, se ha ocasionado un declive de la biodiversidad a niveles alarmantes, poniendo en peligro la vida de muchas de las especies que conocemos. No olvidemos que como sociedad tenemos una responsabilidad colectiva con el planeta y con todos los seres con los que lo compartimos, por lo que estudiar y conocer la biodiversidad que nos rodea es clave para proponer soluciones y estrategias de conservación.

Si te interesa conocer más sobre el tema, te invitamos a que conozcas nuestro laboratorio Genética de la conservación, iies unam, Campus Morelia, en el que podrás conocer más sobre estos y otros proyectos de conservación que actualmente estamos llevando a cabo, y donde por supuesto podrás involucrarte si así lo deseas.

Agradecimientos

Programa de Apoyo a Proyectos de Investigación e Innovación Tecnológica (papiit), Dirección General de Asuntos del Personal Académico (dgapa), Universidad Nacional Autónoma de México, proyecto IN219223.

Referencias

• Aguirre-Liguori, J. A., Ramírez-Barahona, S., Tiffin, P., y Eguiarte, L. E. (2019). Climate change is predicted to disrupt patterns of local adaptation in wild and cultivated maize. Proceedings of the Royal Society B, 286(1906), 20190486. https://doi.org/10.1098/rspb.2019.0486.
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Recepción: 2024/10/24. Aceptación: 2026/01/16. Publicación: 2026/05/11.

Resumen

En este artículo se realiza un breve recuento de las fases más importantes en el desarrollo de dos ciencias interdisciplinarias particulares, la química no lineal y la biología matemática, que tienen su punto de partida en el anhelo humano de entender una cuestión fundamental: ¿cuál es nuestro origen? Conoceremos aportaciones de científicos que, de una u otra manera, han contribuido para la aclaración científica de este misterio, además de reiterar la necesidad del trabajo conjunto interdisciplinario de la física, matemáticas y biología para conseguirlo.
Palabras clave: morfógenos, química no lineal, sistemas complejos, biología matemática.

The chicken-and-egg problem: a path to interdisciplinary sciences

Abstract

This article briefly reviews the most important stages in the development of two particular interdisciplinary sciences, nonlinear chemistry and mathematical biology, both of which originate from the human desire to understand a fundamental question: what is our origin? We will learn about important contributions from scientists who, in one way or another, have helped to shed scientific light on this mystery, while also emphasizing the need for collaborative, interdisciplinary work among physics, mathematics, and biology in order to achieve this goal.
Keywords: morphogens, nonlinear chemistry, complex systems, mathematical biology.

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Introducción

Desde las primeras civilizaciones, ha existido la necesidad de responder la cuestión: ¿de dónde venimos? Una pregunta más sencilla en términos cotidianos encierra el mismo contenido: ¿qué fue primero: el huevo o la gallina? Por siglos, la respuesta fue una paradoja: si primero fue el huevo, ¿qué o quién dio origen al mismo? Y si la respuesta es la gallina, ¿de dónde viene la gallina? Sin embargo, la respuesta no es contundente.

Proponemos un acercamiento a la respuesta a estas preguntas a partir de datos históricos basados en el trabajo interdisciplinario de diferentes áreas de las ciencias exactas como la física, la matemática, la química y la biología. La interdisciplina — intercambio y cooperación entre disciplinas científicas (Morin, 2010; García, 2011 y Llano Arana et. al., 2016)— es el conocimiento científico amalgamado de la necesidad de explicar nuevos comportamientos atípicos en fenómenos estudiados por dichas ciencias exactas, propio de las revoluciones científicas (Tomas Kuhn, 1990).

En este contexto, un comportamiento atípico es la aparente violación de leyes de la termodinámica1 en equilibrio. La primera y segunda leyes de la termodinámica establecen, para sistemas aislados de su entorno, la conservación de energía en el sistema y que la entropía2 no puede disminuir, respectivamente. Más aún, en el contexto de la química, cuando mezclas dos sustancias químicas A y B, éstas interactúan para formar un compuesto C (reacción química), pero si la reacción es reversible, el compuesto C se vuelve reactivo y evoluciona para formar nuevamente las sustancias A y B (reacción química reversible).

Cuando A y B forman el compuesto C la entropía aumenta, pero al evolucionar nuevamente de C hacia A y B, disipando la energía ganada, la entropía disminuye. La entropía aumenta y luego disminuye periódicamente, ¡como si la segunda ley de la termodinámica se violara! Esta aparente violación es, en realidad, la manifestación de comportamientos no lineales en la naturaleza. Además, ocurre cuando los sistemas físicos y químicos se encuentran fuera del equilibrio termodinámico; así sucede, en forma análoga, con los sistemas biológicos o el problema de ¿qué fue primero, el huevo o la gallina?

Protagonistas del cambio de paradigma no lineal y ciencia interdisciplinaria

Este comportamiento no lineal fue abordado por el héroe de la Segunda Guerra Mundial, Alan Mathison Turing (ver figura 1), un matemático suspicaz, que inventó una versión de la primera computadora para descifrar el código de la máquina enigma, y con esto conocer las comunicaciones del enemigo (bbc, 2015; Cuartero, 2012)3. Alan Turing, más allá de descifrar códigos de guerra, también intentó descifrar la mayor de las incógnitas: el origen de las formas vivas. Este genio matemático y criptógrafo postuló los pilares de la biología teórica mediante su trabajo seminal: “La química básica de la morfogénesis” (Turing, 1990).

Figura 1. Alan Mathison Turing (1912-1954), héroe de guerra, científico y matemático inglés, precursor de la biología teórica y considerado padre de las ciencias computacionales.
Créditos: Elliott y Fry, 1951.

Según Turing, el origen del desarrollo de las formas de los seres vivos (morfogénesis) está determinado por reacciones bioquímicas orgánicas4, las cuales generan las condiciones para dar principio a la vida. Para explicar esto, supuso la existencia de sustancias químicas hipotéticas llamados morfógenos, que son mensajeros químicos responsables de organizar células en tejidos y éstos a su vez forman los órganos de un ser viviente (ver figura 2).

Figura 2. Evolución de la vida, los morfógenos interaccionan entre sí formando moléculas complejas a través de reacciones químicas, estas a su vez, forman células, las cuales forman tejidos, que finalmente darán origen a un ser vivo complejo.
Créditos: Lourdes Mariana Guzmán Osorio.

Es decir, que el estado inicial del origen de la vida es una acumulación de sustancias químicas orgánicas que se mezclan —en nuestro caso, estos procesos concatenados desde la unión de átomos hasta la formación de moléculas complejas de adn configuran “el huevo””— y conspiran para formar un organismo de una única célula. Luego, este organismo evoluciona y se vuelve más complejo hasta alcanzar una constitución de muchas células (pluricelular) —“la gallina”—; sin embargo, su evolución es guiada por la química de reacciones bioquímicas. Estas reacciones, a diferencia de las reacciones químicas elementales, deben darse entre reactivos químicos del tipo chon (Carbono, Hidrógeno, Oxígeno y Nitrógeno).

Para mostrar su punto propuso, a partir de una reacción química elemental, un modelo matemático del tipo reacción-difusión. En términos sencillos, el modelo de reacción-difusión es un conjunto de fórmulas matemáticas que describen cómo ciertos patrones —como las manchas en la piel de un animal— se forman en la naturaleza (ver figura 3). La solución de este modelo matemático, la obtuvo por aproximación numérica mediante la computadora que había inventado años antes para descifrar el código de la máquina enigma5.

Figura 3. a) Imagen de la solución numérica propuesta por Turing, donde se puede observar patrones obtenidos similares a las manchas en la piel de vaca. b) Manchas de la piel de vaca. c) Algo semejante se ha podido obtener para las distintas formas de las manchas de la piel en otros animales (Kondo y Asai, 1995).
Créditos: a) Turing, 1990; b) Magnific, s.f., y c) Ehlers, s.f.

Una comprobación indirecta de la hipótesis de Turing sería obtenida por otro científico de desaparecida Unión de Repúblicas Socialistas Soviéticas (urss), Boris Pavlovich Belousov (ver figura 4a). Belousov fue un biofísico dedicado a desentrañar el misterio de las reacciones bioquímicas orgánicas del cuerpo humano (Sagués y Epstein, 2003). Logró reproducir las reacciones del ciclo del ácido cítrico, el cual es el proceso fundamental del ciclo de Krebs —ciclo mediante el cual todas nuestras células obtienen energía para funcionar—.

Figura 4. Retratos de los científicos que contribuyeron, de manera fundamental, para el desarrollo de las leyes de la química y la termodinámica no lineales, y la explicación del origen de la vida como la conocemos. a) Boris Pavlovich Belousov, b) Anatol Markovich Zhabotinsky y c) Illya Prigogine.
Créditos: a) Boris Pavlovich Belousov 2, 1935. b) Sandlaus, 1999. c) Ilya Prigogine 1977c, 197.

La observación de la reproducción de dicha reacción es espectacular: una reacción que cambia de color para regresar, un tiempo después, a su color original, y así sucesivamente hasta alcanzar un solo color. A este tipo de procesos químicos se les conoce como osciladores químicos o reacciones químicas oscilantes. ¿Qué significa que una reacción sea oscilante? En pocas palabras, que cambia de color una y otra vez, como si respirara. Cuando Belousov quiso publicar su descubrimiento, los revisores no lo entendieron, pues, aparentemente, violaba las leyes de la termodinámica.

Décadas después, otro biofísico ruso, Anatol Markovich Zhabotinsky (ver figura 4b), reivindicaría a Belousov al explicar que a las reacciones químicas oscilantes no se les puede aplicar leyes estáticas por ser un proceso dinámico y no lineal (Zhabotinsky, 1991). Por esta razón, el nombre más popular de las reacciones químicas oscilantes es reacción Belousov-Zhabotinsky ó reacción BZ. Posteriormente, este tipo de fenómenos químicos quedaría bien explicado y en 1977 le sería otorgado el premio Nobel de química a Ilya Prigogine (Prigogine, 1978; ver figura 4c) por descubrir las leyes de la termodinámica lejos del equilibrio, que se expresan en estructuras disipativas6.

Estas estructuras disipativas las puedes observar en fenómenos sencillos como un remolino de agua que se mantiene gracias al flujo constante de agua, o fenómenos más complejos como los huracanes en los océanos, que se mantienen por intercambio de calor en flujos de aire y agua. Hasta ahora, estos procesos físicos y químicos fuera de equilibrio refieren a que la química es la base de la vida, es decir, primero es “el huevo”, antes que “la gallina”.

A finales de la década de los noventa, estos conocimientos derivarían en la comprobación química experimental de los morfógenos de Turing. Una reacción química a base de iones7 de cloro y yodo, bajo condiciones de difusión controlad8, produce patrones cuyo comportamiento es llamado inestabilidad inducida por difusión. A esta reacción se le nombra reacción cima —clorito, iodo y ácido malónico— (Castets, Dulos, Boissonade, y de Kepper, 1990) y es la comprobación de la hipótesis de Turing en el área de la química no linea9.

Más aún, los morfógenos de Turing serían encontrados en el área de la biomedicina10 en modelos de ratones, al estudiar la formación del patrón espacial de folículos pilosos. El gen inhibidor DKK genera una sustancia bioquímica activadora (Wnt) de la densidad de los folículos pilosos del roedor, lo que significa la generación o inhibición de nuevos folículos (Sick, Reinker, Jens, y Thomas, 2006). El gen DKK es parte de una familia que produce proteínas inhibidoras de la vía Wnt, regulando la proliferación y el crecimiento celular para el mantenimiento de tejidos como el cuero cabelludo, que tiene folículos pilosos. Mientras que la vía de señalización Wnt es un sistema central de comunicación celular que controla cómo las células crecen, se diferencian y se organizan, para generar los folículos pilosos.

Al mismo tiempo que se desarrollaba la química no lineal, gracias al trabajo seminal de Alan Turing, muchos científicos fueron inspirados para desarrollar nuevas áreas de las ciencias. Hasta este momento, todo el desarrollo previo se basa en la química no lineal orgánica e inorgánica de materia inerte11. En los años setenta aparece el trabajo de James Dickson Murray12, quien puso a prueba la hipótesis de Turing. El resultado de dicha evaluación bajo el tamiz científico derivó en Biología matemática (Murray, 2002), que es una nueva área de la ciencia que reúne los conocimientos científicos de la biología y la matemática para amalgamarlas en una sola. Esta evolución hacia el uso de la matemática como herramienta fundamental para entender y describir procesos más complejos como los biológicos muestra su importancia. Comienza a asomarse “la gallina”.

Una consecuencia del conocimiento científico generado por esta nueva área, es la generalización del modelo matemático propuesto por Turing para explicar el origen de las formas biológicas (Sutherland, 2017). Además, se propone una nueva clasificación de modelos: químicos, mecánicos y mecanoquímicos (Maini, 2004; Morales et al., 2015). En cuanto a los químicos, se encuentran los modelos de reacción-difusión bajo inestabilidad de Turing, que son fáciles de resolver, pero no tienen interpretación biológica directa. ¿Dónde podemos observar fenómenos de reacción-difusión? Piensa en una gota de tinta en la superficie del agua en un recipiente, la tinta se dispersará formando patrones. De los mecánicos, encontramos un nuevo tipo, en el cual se consideran al movimiento, proliferación e interacción de las células con su entorno, los cuales son difíciles de tratar analítica y numéricamente. Finalmente, los mecanoquímicos son una combinación de los modelos anteriores; tienen interpretación biológica y son más fáciles de tratar analítica y numéricamente.

En términos sencillos, el modelo matemático generalizado que describe estos fenómenos depende de dos variables que interactúan y deben ser encontrados sus valores que den solución a las ecuaciones; una de las variables del modelo representa la concentración química13 y la otra la densidad celular14 (Meinhardt, 2012). Como es común en ciencia, la búsqueda de la comprensión de los fenómenos involucra la formulación de distintos modelos, y la elección de los más sencillos para realizar los estudios correspondientes. Así, ya podemos notar la primigenia de “el huevo” antes que “la gallina”.

Actualmente, los modelos mecano-químicos permiten completar la teoría de Turing, así como modelar y simular los procesos biológicos, aportando conocimiento científico a la biología del desarrollo, área de la biología que explica la morfogénesis de los organismos. Por ejemplo, un nuevo modelo mecano-químico que explica la morfogénesis de las manchas en la piel de los animales marinos (Morales et al., 2015) e incluso el vitíligo en humanos (Ochoa-Gutiérrez et al., 2025) revela que Turing iba en el camino correcto, pero no consideró las interacciones físicas entre las células. Esto provoca un proceso de retroalimentación químico-físico —no solamente los morfógenos químicos— entre las diferentes capas de piel, concentraciones químicas y sus diferentes tipos de células, lo cual genera los sorprendentes y bellos diseños en la pigmentación y la piel de los animales vertebrados marinos.

Al mismo tiempo, se ha propuesto una clasificación de procesos que tienden a agregar componentes individuales en estructuras más complejas: autoensamble y autoorganización (Rossi et al., 2008), con el fin de explicar el origen de la vida. Autoensamble se entiende como el proceso en el que componentes (moléculas, partículas, etcétera) se agrupan espontáneamente en una estructura ordenada fuera del equilibrio, guiados por interacciones químicas o físicas. Mientras que la autoorganización se ha redefinido como una combinación de procesos de autoensamblaje y estructuras disipativas (Rossi et al., 2008).

Un ejemplo de una estructura de autoensamble se da en una mezcla de leche entera, colorantes vegetales y jabón, en la que se forman patrones de colores que se organizan espontáneamente por sus interacciones de moléculas de grasa de la leche (hidrofóbicas15) y las moléculas del jabón con agua (hidrofílicas16) (ver video 1).

Video 1. Experimento en el que se ejemplifica el autoensamblaje (Correo del maestro, 2016).

En cuanto a la autoorganización, puedes pensar en las gotas de aceite que se agrupan solas, porque son hidrofóbicas, en tu caldo de pollo o en la sopa. También se puede observar en burbujas de jabón o manchas de aceite en el pavimento donde películas delgadas se autoorganizan en capas con diferentes espesores, lo que produce patrones de colores. La física del autoensamble y las estructuras disipativas también complementa los modelos matemáticos tipo Turing.

En otras palabras, el todo es más que la unión de las partes. Esta idea sustenta la hipótesis de que materia inerte al interaccionar causa un nuevo comportamiento de componentes orgánicos: la vida unicelular y pluricelular17. Nuevos experimentos a partir de sustancias químicas orgánicas inertes, al mezclarse y cambiar su temperatura o pH18 generan estructuras que imitan la vida unicelular como son las micelas19 y membranas fosfolípidas20, que son estructuras autoensambladas. Esto corrobora que la vida se basa en procesos no lineales de la química, es decir, primero es “el huevo” antes que “la gallina”.

Conclusión

Hoy en día la concepción del origen de la vida se encuentra reformulada en la pregunta ¿qué fue primero, el huevo o la gallina? A la civilización humana le ha costado al menos 80 años obtener un acercamiento a una respuesta científica de los morfógenos de Turing: el huevo. En otras palabras, lo que parecía una paradoja del huevo y la gallina empieza a resolverse desde la química: primero fueron las moléculas, luego la vida. En el trayecto para obtener una respuesta, se han generado dos nuevas áreas interdisciplinarias: química no lineal y biología matemática. Y eso sin contar que se han extendido otras áreas científicas: la termodinámica, en la parte de la física fuera de equilibrio, y la biología del desarrollo como biología teórica.

La interdisciplinariedad, pues, se ha convertido en el nuevo paradigma que conduce el desarrollo de la investigación científica. Ahora es necesario atacar los problemas a resolver desde distintas áreas del conocimiento, lo que enriquece y proporciona un nuevo tipo de conocimiento científico interdisciplinario. Quizá, en el futuro, cuando alguien vuelva a preguntar qué fue primero el huevo o la gallina, podremos responder no sólo con ciencia, sino también con una historia de colaboración entre disciplinas. Sin duda, el conocimiento obtenido en estas áreas interdisciplinarias será el punto de partida para la generación de otras nuevas, ¿quizás la ingeniería de tejidos pueda ser aplicada a la producción de órganos artificiales por bioimpresión 3D? Pero eso es otra historia.

Agradecimientos

Vicerrectoría de Investigación y Estudios de Posgrado – buap, id Proyecto: 00094-pvg/2026

Referencias

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Recepción: 2024/10/28. Aceptación: 2026/02/13. Publicación: 2026/05/11.

Resumen

Cada noche, mientras dormimos, el cerebro no descansa: sueña. Los sueños son una forma de actividad cognitiva subjetiva que procesa emociones, memorias y experiencias del día; aunque no siempre los recordemos, eso no indica ningún problema de salud. Este artículo recorre lo que la ciencia sabe sobre los sueños: por qué ocurren, en qué etapas del sueño aparecen —y por qué no es exclusivo de la fase rem—, cómo el estrés y el trauma los intensifican, y qué son los sueños lúcidos. A partir de investigaciones recientes, se exploran también las pesadillas como respuesta al procesamiento emocional y su relación con eventos como la pandemia de covid-19. Un recorrido por uno de los fenómenos más universales y menos comprendidos de la experiencia humana.
Palabras clave: sueños, fases del sueño, sueños lúcidos, pesadillas, salud mental.

While We Sleep: What Science Has Discovered About Dreams

Abstract

Each night, while we sleep, the brain does not rest—it dreams. Dreams are a form of subjective cognitive activity that processes emotions, memories, and daily experiences; although we do not always remember them, this does not indicate any health problem. This article explores what science knows about dreams: why they occur, in which stages of sleep they appear—and why they are not exclusive to rem sleep—how stress and trauma intensify them, and what lucid dreams are. Drawing on recent research, it also examines nightmares as a response to emotional processing and their relationship to events such as the covid-19 pandemic. A journey through one of the universal and least understood phenomena of human experience.
Keywords: dreams, sleep stages, lucid dreaming, nightmares, mental health.

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Introducción

Los sueños son sucesos cognitivos fascinantes e interesantes que ocurren al dormir. No siempre se recuerdan —y eso no representa ningún problema de salud—. Su duración y su contenido varían incluso dentro de la misma persona, y sólo el ensoñador tiene acceso directo a lo que sueña.

Esa condición íntima plantea un problema para su estudio: no existe una vía directa para investigar los fenómenos oníricos de forma global. Cada individuo accede sólo a sus propios sueños, nunca a los de los demás. Aun así, la imposibilidad de observarlos de manera directa no cancela su estudio. Existen herramientas indirectas —entrevistas, encuestas— que permiten explorar con qué sueñan otras personas. Sin embargo, estos métodos introducen nuevas dificultades: dependen por completo del testimonio del encuestado, que puede ser impreciso por reserva, por fallas de memoria o por otras razones.

Por ello, una de las estrategias más confiables consiste en observar a un individuo mientras duerme y realizarle diversos estudios, como los electroencefalogramas (eeg) y la resonancia magnética funcional (fMRI). Estos permiten conocer la profundidad del sueño, relacionar la actividad onírica con los movimientos corporales e identificar qué partes del cerebro muestran actividad, entre otros aspectos (Scarpelli et al., 2022).

Qué son los sueños y para qué sirven

Una vez reconocidas las dificultades del material onírico, es posible aproximarse a su naturaleza. Los sueños son una actividad cerebral cognitiva y subjetiva que ocurre durante el sueño y que busca imitar la realidad. Se generan en la imaginación; sin embargo, persiste la pregunta: ¿por qué soñamos?, ¿tiene alguna función o se trata de un residuo evolutivo?

La evidencia sugiere que soñar cumple funciones benéficas. Según Scarpelli et al. (2022), los sueños ayudan a procesar el exceso de información mental y emocional acumulada durante el día. A través de la actividad onírica, la mente construye representaciones de la realidad que expresan lo vivido: deseos, fantasías, miedos y otras experiencias. Esta forma de expresión contribuye a la salud mental (Scalabrini et al., 2021).

Cuando la noche procesa lo difícil

Si los sueños procesan estados emocionales, también intervienen en la elaboración de experiencias traumáticas o estresantes. En estos casos, aumentan su frecuencia, vividez, intensidad emocional y facilidad de recuerdo (Scalabrini et al., 2021). Algunos autores, como Scarpelli et al. (2022), interpretan este fenómeno como una desviación de la función general; aun así, conserva el propósito de procesar la sobrecarga diaria.

Estos sueños, asociados con el trauma o el estrés, se conocen como pesadillas. Se distinguen por su carga emocional negativa y por la huella que dejan en el soñador. En la mayoría de los casos, los sueños con emociones intensas —sobre todo negativas— se recuerdan con mayor facilidad y ocurren con más frecuencia que aquellos de tono positivo.

Un ejemplo claro apareció durante la pandemia de covid-19. En ese periodo, muchas personas vivieron estados persistentes de ansiedad. La investigación de Sommantico et al. (2021) mostró que los sueños se volvieron más intensos, frecuentes y vívidos. Además, cuanto más cercanos eran los eventos estresantes, mayor era la presencia de emociones negativas en los sueños.

El mismo estudio señala variaciones según la edad: los adolescentes reportaron sueños más breves y fáciles de recordar, mientras que los adultos presentaron con mayor frecuencia emociones negativas e impresiones sensoriales.

La geografía del descanso: dónde ocurre el sueño

El simple hecho de dormir no garantiza entrar en un estado de ensoñación; para comprenderlo, es necesario revisar las etapas del sueño. Según Fabres y Moya (2021), estas pueden dividirse en sueño rem —del inglés Rapid Eye Movement, o movimiento ocular rápido— y no rem.

El sueño no rem se subdivide en tres fases. La fase N1 corresponde a un estado de somnolencia y agrupa alrededor del 5 % del tiempo de sueño total. La fase N2 se distingue por unas ondas cerebrales denominadas husos de sueño y complejo K; representa entre el 45 y el 55 % del tiempo total del sueño. La fase N3, la más profunda y con mayores propiedades reparadoras para el cuerpo, constituye cerca del 15-20 % del tiempo de sueño total.

La otra etapa, el sueño rem, conforma entre el 20 y el 25 % del tiempo de sueño total. Suele manifestarse entre 60 y 120 minutos después de conciliar el sueño y se caracteriza por una parálisis muscular, una actividad de ondas cerebrales desordenadas y un movimiento ocular rápido de forma horizontal.

Aunque muchos autores consideran el sueño rem como la etapa en que tienen lugar los sueños, Scarpelli et al. (2022) señalan que es posible experimentarlos en ambas fases —rem y no rem—, pues al modificar el criterio de recolección de datos se pueden obtener reportes de sueños durante la fase no rem. Siclari et al. (2017) van más lejos: aunque es más habitual que las personas recuerden haber soñado tras la fase rem, también existen casos en que se reportan sueños en quienes han atravesado únicamente la fase no rem. Estos autores señalan que los sueños se distinguen más por la actividad cerebral en zonas concretas del área cortical posterior del cerebro —a las que denominan hot zones— que por la fase de sueño en que se encuentre la persona. Dicha actividad se caracteriza por un bajo contenido de actividad de baja frecuencia y un alto contenido de actividad de alta frecuencia.

Bajo estos criterios, los sueños en estado no rem son posibles, aunque tienden a ser más fragmentados, basados principalmente en pensamientos y con una baja carga emocional; el sueño rem, en cambio, se caracterizará por sueños más bizarros, vívidos y fantasiosos, con una mayor carga emocional.

Sueños lúcidos: cuando el soñador toma el control

Los sueños son, en términos generales, imágenes y representaciones mentales generadas de manera involuntaria que buscan replicar la realidad. Sin embargo, hay ocasiones en que dejan de ser completamente involuntarios; en esos casos se les conoce como sueños lúcidos.

Los sueños lúcidos implican un grado de consciencia durante la ensoñación: el soñador es capaz de percatarse de que los sucesos que experimenta no son la realidad, sino sólo un sueño, y eso le otorga cierto control sobre lo que ocurre. Quienes los experimentan también desarrollan una mayor capacidad para recordar sus sueños. Por todo ello, el entrenamiento del sueño lúcido resulta de gran utilidad para que una persona logre superar exitosamente una pesadilla (Méndez de la Brena y Schoenmann, 2020).

Lo que aún no sabemos

A lo largo de este texto se han repasado diversos conceptos para comprender los sueños; ahora es posible acercarse a ellos con mayor claridad. Aun así, conviene recordar que los sueños son individuales: la forma en que cada persona los experimenta es única, pues dependen en gran medida de las circunstancias en que cada uno se ha desarrollado. Esto abre interrogantes que la ciencia todavía no ha respondido: ¿con qué sueñan las personas ciegas? ¿Los animales también son capaces de soñar, o los humanos somos los únicos con esa capacidad? Estas preguntas muestran que estamos muy lejos de descifrar la totalidad de lo que significa soñar. Sin embargo, eso no debería desalentar a ningún investigador —ni a ningún lector— interesado en la experiencia onírica; la búsqueda de esas respuestas suele ser, en muchas ocasiones, bastante divertida, sobre todo cuando el tema es tan fascinante como los sueños.

Grandes obras científicas y de entretenimiento han sido igualmente cautivadas por los sueños, y no es de extrañar: se trata de un tema comprensible de manera universal, sin importar la lengua o la cultura. Despierta un interés generalizado porque representa, de modo extraordinario, todo lo que ocurre en nuestra mente —experiencias, memorias, ideas, miedos, deseos y mucho más.

Como nota final, recomendamos a las personas lectoras que sigan ampliando sus conocimientos sobre los sueños como método de comprensión propia, pues a través de ellos expresamos gran parte de lo que sentimos y pensamos. Quien logre aceptarlos y comprenderlos obtendrá un nuevo entendimiento de sí mismo y de quienes lo rodean.

Referencias

• Fabres, L., y Moya, P. (2021). Sueño: conceptos generales y su relación con la calidad de vida. Revista Médica Clínica Las Condes, 32(5), 527-534. https://doi.org/10.1016/j.rmclc.2021.09.001.
• Méndez de la Brena, D. E., y Schoenmann, C. (2020). Lucid dreaming as a method for living otherwise. Sociología y Tecnociencia, 11(1), 125–151. https://revistas.uva.es/index.php/sociotecno/article/view/4922.
• Scalabrini, A., Esposito, R., y Mucci, C. (2021). Dreaming the unrepressed unconscious and beyond: Repression vs dissociation in the oneiric functioning of severe patients. Research in Psychotherapy: Psychopathology, Process and Outcome, 24(2), 111–121. https://doi.org/10.4081/ripppo.2021.545.
• Scarpelli, S., Alfonsi, V., Gorgoni, M., y De Gennaro, L. (2022). What about dreams? State of the art and open questions. Journal Of Sleep Research, 31(4), e13609. https://doi.org/10.1111/jsr.13609.
• Siclari, F., Baird, B., Perogamvros, L., Bernardi, G., LaRocque, J. J., Riedner, B., Boly, M., Postle, B. R., y Tononi, G. (2017). The neural correlates of dreaming. Nature Neuroscience, 20, 872-878. https://doi.org/10.1038/nn.4545.
• Sommantico, M., Iorio, I., Lacatena, M., y Parrello, S. (2021). Dreaming during the covid-19 lockdown: a comparison of Italian adolescents and adults. Research in Psychotherapy: Psychopathology, Process and Outcome, 24(2), 212–223. https://doi.org/10.4081/ripppo.2021.536.

Recepción: 01/11/2024. Aceptación: 23/04/2026. Publicación: 11/05/2026.

Resumen

Hace aproximadamente 2 millones de años, cambios ambientales profundos transformaron la vida de los homininos: habitar en los árboles dio paso, de manera gradual, a vivir en el suelo, ampliando el rango de desplazamiento, las relaciones sociales y el modo de descansar. Dormir es esencial para el organismo y se vincula con funciones cognitivas que nos preparan para afrontar situaciones de la vida, como resultado de una larga historia evolutiva moldeada por la sociabilidad. Este artículo difunde hallazgos de la antropología cognitiva y la paleoantropología sobre aspectos evolutivos del sueño en homininos.
Palabras clave: antropología cognitiva, sueño, dormir, evolución, paleoantropología.

The Evolution of Sleep: A Two-Million-Year Journey

Abstract

Around two million years ago, deep environmental shifts transformed hominin life: arboreal habits gradually gave way to terrestrial living, expanding mobility, social relations, and sleep patterns. Sleep is essential for organismic function and is closely tied to cognitive processes shaped over a long, socially driven evolutionary history. This article highlights insights from cognitive anthropology and paleoanthropology on the evolutionary aspects of hominins.
Keywords: cognitive anthropology, dreaming, sleep, evolution, paleoanthropology.

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Los sueños de la humanidad

Los sueños han acompañado a la humanidad desde tiempos ancestrales. En ellos se entrelazan temores, deseos y símbolos que cada cultura ha narrado, interpretado, y plasmado, por ejemplo, en diversas expresiones artísticas (Díaz Gómez, 2018). El sueño es un puente entre la experiencia íntima y el mundo cultural que la rodea; entre “este-mundo” y un “otro-mundo”, asociado muchas veces con lo sagrado, lo sobrenatural o lo onírico (Perrin, 1990).

Aunque la comprensión de los sueños varía enormemente entre tiempos y lugares, el acto de soñar en sí mismo es un fenómeno universal a nuestra especie. Esto sugiere que, más allá de la dimensión simbólica que las culturas elaboran, el sueño posee una historia biológica profunda que ha acompañado nuestra evolución.

Comprender esa historia es un reto fascinante. No podemos observar directamente cómo soñaban nuestros ancestros, ni acceder al contenido de sus sueños. Sin embargo, sí podemos rastrear las condiciones en las que dormían, los cambios en la anatomía y en el comportamiento, que hicieron posible nuevas formas de descanso, y los procesos cognitivos que debieron surgir junto con un cerebro cada vez más complejo. Los paleoantropólogos1 han desarrollado estrategias para inferir cómo dormían y qué procesos cognitivos2 y fisiológicos acompañaban ese sueño. A través de evidencias arqueológicas, comparaciones con primates actuales y modelos desarrollados por investigadores como Coolidge, Wynn y Samson, es posible desenterrar parte de ese camino evolutivo.

Explorar el sueño desde esta perspectiva permite plantear una pregunta fundamental: ¿de qué manera el descanso de nuestros antepasados influyó en el desarrollo de la mente humana moderna? Lejos de ser un simple estado pasivo, el sueño pudo desempeñar un papel clave en funciones como la memoria, la creatividad, la solución de problemas y la consolidación de la vida social.

Este artículo propone un recorrido por esa historia. A partir de lo que sabemos sobre el entorno, la fisiología y el comportamiento de nuestros antepasados, examinamos cómo el sueño humano llegó a ser lo que es hoy y por qué su evolución merece un lugar central en el estudio de la cognición.

De la vida en los árboles a la vida en tierra firme

Hace aproximadamente 2,6 millones de años, un proceso de sabanización transformó amplias zonas de África. El clima se volvió más seco y variable, lo que redujo las áreas boscosas y expuso a los homininos3 a paisajes más abiertos. Estos cambios ambientales dieron lugar a modificaciones importantes en su comportamiento: al disminuir la posibilidad de refugio seguro en los árboles, los primeros miembros del género Homo comenzaron a adoptar un estilo de vida cada vez más terrestre. La transición hacia la bipedestación,4 junto con nuevas estrategias de exploración y alimentación, marcó un cambio profundo en su forma de habitar el entorno.

Esta transición ecológica no solo transformó la locomoción, también reconfiguró oportunidades y riesgos del descanso: del nido en las ramas al refugio en tierra, a una vigilancia compartida, y, más tarde, a la protección intermitente del fuego. Estas prácticas posibilitaron un descanso más prolongado y seguro. Según Coolidge et al (2015), estos cambios forman parte de un primer salto cognitivo: el paso del estilo de vida arbóreo al terrestre, que proporcionó las condiciones ecológicas y sociales para mejorar la calidad del sueño, tanto en el sueño profundo como en el sueño rem5. Este salto sentó las bases para un segundo salto cognitivo, relacionado con la expansión de la memoria y otras capacidades mentales. En esta sección nos centraremos en el primero, pues constituye el marco que permitió que el sueño humano comenzara a adquirir sus características actuales.

Dormir en el suelo pudo favorecer una mayor continuidad del sueño profundo y rem, creando condiciones propicias, aunque no suficientes por sí solas, para la consolidación de la memoria y la solución creativa de problemas, contribuyendo así al salto cognitivo que marcó la transición de Homo habilis a Homo erectus (Coolidge y Wynn, 2009; Coolidge et al., 2015; Samson, 2021).

Esta perspectiva se articula con la hipótesis del sueño social, que propone que los rasgos distintivos del sueño humano surgieron dentro de un nicho cultural, social y tecnológico. De acuerdo con esta hipótesis, un sueño más corto, de alta calidad y con horarios flexibles pudo haberse desarrollado principalmente como una respuesta adaptativa frente a los riesgos de depredación terrestre (Boyd et al., 2011; Samson, 2021).

Estas perspectivas sugieren que el entorno físico, las innovaciones conductuales y la vida social de los homininos se entrelazaron para moldear el sueño humano tal como lo conocemos hoy.

Figura 1. Reconstrucciones de Homo habilis y Homo erectus basadas en registros fósiles. a) Reconstrucción expuesta en el Museo de Evolución Humana en Burgos, de lo que pudo haber sido una Homo habilis (hombre habilidoso), una especie extinta de humano. Los restos datan de aproximadamente 2,3 y 1,5 millones de años. b) Reconstrucción de una Homo erectus (hombre erguido) expuesta en el Museo Smithsoniano de Historia Natural en Washington, D.C. Algunos investigadores han postulado que el salto evolutivo de Homo habilis a Homo erectus se debió en parte a los cambios en el patrón de sueño de los árboles al suelo.
Créditos: “Reconstruction of Homo Erectus Adult Female Head”, Tim Evanson, 2017, World History Encyclopedia, Creative Commons Attribution-ShareAlike; Crédito: “Homo Habilis Reconstruction”, Dbachmann (fotografía), E. Daynes (escultura), 2020, World History Encyclopedia, Creative Commons Attribution-ShareAlike.

Para emprender este viaje hacia la historia evolutiva del sueño humano, comencemos por mirar el presente: la fisiología del sueño en los seres humanos actuales. Comprender cómo dormimos hoy nos permite entrever los cambios orgánicos que, a lo largo de millones de años, transformaron esta necesidad vital en una compleja función biológica.

Ritmo circadiano y ciclo del sueño

Nuestro comportamiento no es el mismo a lo largo de las 24 horas del día. Por ejemplo, hay momentos en los que estamos más alerta y otros en los que sentimos cansancio. Estos cambios obedecen a un patrón natural conocido como ritmo circadiano. El término proviene del latín y significa alrededor de un día, por lo que también se le llama reloj biológico. Este reloj se ajusta principalmente con la luz y la oscuridad del ambiente, y no es exclusivo de los seres humanos, también se observa en plantas y otros animales.

El sueño es un comportamiento universal tanto en invertebrados como en vertebrados, lo que sugiere que apareció hace mucho tiempo en la historia evolutiva (Fruth et al., 2018). En los mamíferos, incluido el ser humano, el centro que marca el ritmo circadiano está en una región del cerebro llamada núcleo supraquiasmático. La luz que entra por los ojos no sólo nos permite ver formas y colores, se ha encontrado que en la retina existen células especiales con un pigmento sensible a la luz, la melanopsina. Cuando estas células perciben la luz, envían señales que llegan al núcleo supraquiasmático y este “avisa” a la glándula pineal para que frene la producción de la melatonina. En cambio, cuando llega la oscuridad, esa señal de freno se libera y la melatonina aumenta, favoreciendo la conciliación del sueño (Vitaterna et al., 2001).

Hoy sabemos que este mecanismo también responde a la luz artificial. Las pantallas de teléfonos, tabletas, computadoras o televisores emiten una intensidad de luz que nuestro cerebro interpreta como si aún fuera de día, retrasando la liberación de melatonina. Esto altera además de la calidad del sueño, el estado de ánimo al día siguiente y nuestra salud mental en general (Burns et al., 2023). Por eso, una recomendación sencilla para cuidar nuestra higiene del sueño es evitar el uso de pantallas justo antes de acostarnos, permitiendo que la oscuridad haga su trabajo natural.

Figura 2. Esquema de la vía fotorreceptora que regula el ritmo circadiano. Como se observa, la luz incide en las células de la retina en los ojos, el circuito atraviesa el núcleo supraquiasmático (SCN), que se encarga de regular el ritmo circadiano. Los ciclos de exposición a la luz inhiben la secreción de melatonina en la glándula pineal, y la oscuridad la estimula induciendo el sueño (SYNLAB, 2025).

La fisiología del sueño también sigue un patrón bastante regular. En 1953, los investigadores Eugene Aserinsky y Nathaniel Kleitman observaron algo curioso al estudiar bebés dormidos: aunque sus párpados estaban cerrados, los ojos se movían con rapidez de un lado a otro. Así identificaron una fase del sueño a la que llamaron rem (por sus siglas en inglés: Rapid Eye Movement, movimientos oculares rápidos). En contraste, cuando los ojos permanecían quietos, hablaron de la fase nrem (sueño sin movimientos oculares rápidos) (Le Bon, 2020). Desde entonces sabemos que estas dos fases se alternan de manera cíclica durante la noche (ver video 1). El ciclo comienza con el sueño nrem, cuando el cuerpo se relaja y la actividad mental disminuye, y luego pasa al sueño rem, en el que los músculos entran en una especie de parálisis y aparecen la mayoría de los sueños, acompañados de esos rápidos movimientos de los ojos (Keenan y Hirshkowitz, 2011).

En una noche típica, un adulto joven pasa entre 70 y 100 minutos en sueño nrem y luego entre 5 y 30 minutos en rem. Este ciclo se repite cada hora y media, sumando de 4 a 6 repeticiones por noche (Carrillo-Mora et al., 2013). Si hacemos cuentas, a lo largo de una vida de 80 años podríamos llegar a soñar unas 60,000 horas, es decir, casi 10 años enteros soñando. No es casualidad que algunos científicos, como Allan Rechtschaffen hayan afirmado que “si el sueño no cumple una función vital, entonces es el mayor error que la evolución haya cometido jamás” (1971).

Estos ritmos y fases del sueño muestran que, aunque la fisiología actual está muy bien definida, sus raíces se hunden en la historia evolutiva de nuestra especie, lo que invita a preguntarnos la manera en la que dormían nuestros antepasados.

Video 1. ¿Qué pasa con tu cerebro mientras duermes? Sueño REM y NREM (ColloquiumMX, 2020).

La arqueología cognitiva y su mirada a los vestigios del sueño

Aura Ponce de León (2005), pionera de la arqueología cognitiva en México, menciona que esta área del conocimiento busca inferir aspectos de la vida mental, cultural y social de las comunidades del pasado, incluyendo su desarrollo cognitivo a lo largo del proceso de hominización. El supuesto básico de esta interdisciplina es que el pasado humano puede conocerse a través de sus huellas materiales y que, a partir de éstas, es posible inferir el desarrollo cognitivo y los cambios comportamentales a lo largo de la evolución de los homininos (Renfrew, 1994; Ponce de León, 2005). Haciendo un poco de historia, la arqueología cognitiva surge en los ochenta como respuesta a las limitaciones de los enfoques arqueológicos tradicionales, que a menudo se centraban únicamente en los restos materiales del pasado, dejando afuera la cognición (Hodder, 1993).

Coolidge y Wynn (2009) proponen que en el proceso de evolución de los primeros homininos se dieron dos saltos importantes. El primero ocurrió hace aproximadamente 2.6 a 1.8 millones de años, cuando los humanos arcaicos comenzaron la transición de la vida en los árboles hacia la vida en el suelo firme. La evidencia sugiere que los austrolopitécidos6, y posiblemente los habilinos7, pasaban gran parte de su vida en los árboles: allí criaban, jugaban, descansaban y también dormían, construyendo nidos como estrategia para protegerse de los depredadores (Coolidge et al., 2015).

Pero dormir entre las ramas nunca fue del todo seguro: un mal movimiento podía significar una caída mortal, y los depredadores podían acechar en cualquier momento. ¿Cómo habría sido, entonces, despertar cada día sin la seguridad de un refugio firme, con la amenaza constante de ser sorprendido desde lo alto de los árboles?

Las condiciones ambientales terminaron empujando a los primeros homininos a buscar nuevas alternativas, en un cambio progresivo que los llevó a expandir su territorio hacia la vida en el suelo. Este proceso representó una gran adaptación al nuevo entorno, desde modificaciones anatómicas que facilitaron el desplazamiento bípedo, hasta la capacidad de manipular el fuego, cubrir mayores extensiones geográficas y aumentar las interacciones sociales.

Dormir en el suelo ofrecía la gran ventaja de la seguridad y, con ella, un descanso más largo y profundo, en contraste con la incertidumbre de las ramas (Coolidge et al., 2015). Sin embargo, más allá del cuerpo, también el mundo interior comenzó a transformarse. ¿Qué imágenes y sonidos poblaban los sueños de un Homo habilis tras un día de exploración y búsqueda de alimento? La arqueología cognitiva nos permite plantear estas preguntas y explorar cómo podrían haber sido los sueños de nuestros antepasados. No tenemos respuestas definitivas, pero al evocarlas, permitimos que nuestra imaginación vislumbre cómo, poco a poco, la capacidad de soñar se fue entrelazando con la historia misma de lo humano.

En los grandes simios, el sueño rem representa entre un 7% y un 15% del descanso total, mientras que en los humanos alcanza cerca del 25%. Aunque estas cifras varían según la especie y la forma en que se miden, los estudios coinciden en que nuestro sueño es más eficiente que el de otros primates: dormimos menos horas, pero lo hacemos de manera más profunda y con una proporción mayor de sueño rem (Samson y Nunn, 2015; Fruth et al., 2018). Este salto de la vida arbórea a la vida terrestre pudo ser el origen de los sueños como una experiencia subjetiva en el género Homo. Diversos autores vinculan el aumento del sueño rem en los primeros homininos con tres ventajas evolutivas (Coolidge et al., 2015):

1. Simulación de amenazas. Se ha propuesto que los sueños actúan como un simulador virtual en el que podemos ensayar situaciones de peligro. Para los homininos, esto pudo significar practicar cómo escapar de depredadores, reaccionar ante desastres naturales, luchar, huir o incluso anticipar la caída desde un árbol. A través de la selección natural, los sueños se convirtieron en una estrategia cognitiva para ensayar el encuentro con eventos amenazantes, lo que implica la percepción del riesgo y la respuesta de huida a través de este entrenamiento onírico. Esto también puede ayudarnos a entender fenómenos como las pesadillas o la experiencia común de despertar súbitamente con la sensación de estar cayendo al vacío.
2. Creatividad. Los sueños también funcionan como un motor de creatividad. En los primeros homininos, el aumento del sueño rem pudo haber ampliado la capacidad de imaginar nuevas soluciones y planificar acciones, desde concebir herramientas más complejas hasta desarrollar formas tempranas de cooperación y comunicación vocal. Si bien el arte rupestre es muy posterior a Homo habilis y Homo erectus, la capacidad de imaginar y combinar representaciones pudo haberse visto potenciada por cambios en la arquitectura del sueño.
   
   Podemos imaginar a estos ancestros sosteniendo una piedra y visualizando en su mente cómo tallarla para obtener un filo más eficaz, o ideando estrategias para transportar agua más fácilmente después de una noche de descanso reparador. Esta capacidad de simular mentalmente, nutrida por un sueño profundo y sueños vívidos, pudo haber contribuido al desarrollo de la creatividad práctica y simbólica.
   
   Incluso hoy, los sueños continúan alimentando la innovación: pintores, músicos y científicos han relatado cómo ideas inesperadas emergen tras dormir, lo que sugiere que la mente sigue combinando, ensayando y explorando posibilidades en el terreno onírico (Shepard, 1978; Wagner et al., 2004).
3. Consolidación y mejora de la memoria. Diversas investigaciones han demostrado que el sueño, en particular la fase rem, cumple un papel fundamental en la consolidación de la memoria, es decir, en el proceso por el cual los recuerdos se vuelven más estables y duraderos. Un ejemplo claro es la memoria visoespacial, que nos permite recordar la disposición de distintos lugares. Gracias a ella podemos orientarnos en la ciudad, ubicar dónde está la cocina en nuestra casa o recordar cómo llegar a la escuela de la infancia. En estudios con roedores y humanos se ha observado que, después de dormir, esta memoria se refuerza, facilitando la navegación y el recuerdo de entornos espaciales.
   
   Otro tipo de memoria que se beneficia del sueño es la memoria procedimental, aquella que nos permite realizar acciones sin necesidad de pensar en cada paso. Es lo que ocurre cuando aprendemos a andar en bicicleta, tocar un instrumento musical o manejar un coche: al principio necesitamos concentración y práctica, pero con el tiempo la tarea se automatiza. La experiencia cotidiana nos recuerda que no todo lo aprendemos al instante; necesitamos repetir y ensayar. Investigaciones sugieren que el cerebro, al soñar “repite” o “ensaya” lo aprendido, incluso recreando situaciones que van más allá de lo que sería posible en la vida real.
   
   El sueño también está relacionado con la memoria autobiográfica, aquella que guarda recuerdos personales: dónde nacimos, en qué lugares hemos vivido, qué personas forman parte de nuestra familia o qué experiencias marcaron nuestra historia. Lo interesante es que esta memoria tiene un componente social muy relevante. En los sueños rara vez estamos solos: solemos encontrarnos con otras personas, conversar, discutir o compartir experiencias. Esto sugiere que, mientras dormimos, no sólo se consolidan recuerdos individuales, sino también aspectos de nuestras capacidades sociales (Coolidge et al., 2015).

Gracias a la arqueología cognitiva sabemos que los patrones de sueño de los humanos modernos no surgieron de manera espontánea, sino que se fueron configurando a lo largo de la evolución y pueden rastrearse en los vestigios materiales que dejaron nuestros ancestros. Este enfoque nos permite entender cómo pasamos del descanso en la vida arbórea al sueño terrestre, hasta llegar a la proporción de sueño rem y nrem que caracteriza a nuestra especie. Reconocer este recorrido evolutivo además de aclarar nuestro pasado, subraya porqué dormir bien sigue siendo vital para la salud del cuerpo y de la mente. Además, abre la puerta a nuevas preguntas sobre el papel que pudieron haber tenido las interacciones sociales en la conformación de nuestros actuales patrones de sueño.

La hipótesis del sueño social

El sueño conlleva un costo, ya que significa que los organismos, en este caso nuestros antepasados homininos, debían modificar tareas esenciales, como conseguir pareja, buscar calorías y un aumento de la vulnerabilidad que implica estar en un estado diferente de conciencia. Dormir implica riesgos, como ser presa de depredadores, ser parasitado, o sufrir las inclemencias del tiempo o los desastres naturales (Fruth et al., 2018).

Una explicación que ayuda a entender cómo se pudieron mitigar estos riesgos, es la hipótesis del sueño social, la cual propone que tecnologías de refugio y vínculos cooperativos robustos permiten un sueño total más breve, pero de mayor eficiencia (más continuidad y rem concentrado), junto con mayor flexibilidad horaria.

La evidencia paleoantropológica indica la aparición de estructuras sociales extensas a nivel de campamento y grupo hace alrededor de 1.8 millones de años (Samson, 2021). En paralelo, se desarrollaron tecnologías como el mejoramiento de la industria lítica,8 el manejo del fuego y la construcción de viviendas protegidas, así como el uso de vestimentas, lo que incrementó la supervivencia y, en consecuencia, favoreció un sueño breve, de alta calidad y con horarios flexibles. Entre estas tecnologías, la industria lítica resulta especialmente reveladora, porque permite inferir capacidades cognitivas, como la memoria y la planificación, que también se relacionan con los procesos favorecidos por el sueño. Por ello, vale la pena detenernos brevemente en su importancia evolutiva.

Video 2. ¿Qué es la industria lítica? (Fundación Palarq, 2021).

Las herramientas de piedra dejadas por nuestros antepasados nos permiten inferir las habilidades cognitivas necesarias para crearlas. Se ha propuesto que el sueño, al potenciar funciones como la memoria y la creatividad, pudo haber contribuido al desarrollo de herramientas cada vez más complejas. Así, la industria lítica no sólo documenta avances tecnológicos, sino también el trasfondo cognitivo y social en el que el sueño desempeñó un papel relevante.

Comprender estas conexiones entre tecnología, cooperación y capacidades cognitivas nos permite imaginar cómo se organizaba la vida nocturna en los primeros campamentos humanos y cómo el sueño se integraba en estas dinámicas sociales.

Si pudiéramos asomarnos a la noche de un campamento ancestral, ¿cómo percibiríamos la interacción entre sueño, vigilancia y cooperación social? Esta pregunta invita a imaginar cómo la vida social y la protección mutua se entrelazaban con los patrones de sueño de nuestros antepasados. Hasta hoy, la dimensión social del sueño sigue siendo crucial, esto lo evidencian algunas investigaciones que han encontrado que la falta prolongada de sueño desencadena sentimientos de aislamiento y soledad, tanto en quienes padecen insomnio como en quienes los rodean (Simon y Walker, 2018). Mientras que las redes sociales con vínculos fuertes tienden a promover un mejor descanso (Li et al., 2019). Incluso comportamientos como el bostezo podrían tener raíces en estas interacciones sociales ancestrales, funcionando como un mecanismo de contagio social que fortalecía la sincronización del grupo (Norscia y Palagi, 2011). En conjunto, estas líneas de evidencia muestran que el sueño humano no puede entenderse únicamente desde la biología, sino como un fenómeno profundamente social que evolucionó dentro de redes de cooperación y protección mutua.

Con este panorama, podemos sintetizar la manera en la que los cambios ecológicos, tecnológicos y sociales convergieron para moldear los patrones de sueño que caracterizan a nuestra especie.

Conclusión

Desde lo alto en los árboles hasta el abrigo de los refugios colectivos, el sueño ha acompañado a nuestra especie a lo largo de su historia evolutiva. Hoy sabemos que, en los seres humanos modernos, los ciclos de sueño rem y nrem sostienen funciones esenciales para el cuerpo y la mente. Pero gracias a la arqueología cognitiva sabemos que estos patrones son el resultado de una larga historia, donde cada vestigio material nos habla de cómo dormir se transformó junto con nosotros, pasando de la supervivencia inmediata a un espacio fértil para el aumento de nuestras capacidades cognitivas.

En este trayecto, dormir más y mejor no fue un lujo, sino una ventaja adaptativa. Soñar permitió ensayar amenazas en un escenario seguro, ampliar la creatividad para dar forma a nuevas herramientas o expresiones artísticas, y consolidar recuerdos que guiaban tanto la vida práctica como la vida interior. Así, el sueño se convirtió en una especie de taller nocturno donde se forjaron capacidades decisivas para nuestra supervivencia.

La hipótesis del sueño social nos recuerda que no evolucionamos aislados, sino que fueron las interacciones entre nuestros ancestros: la confianza, la cooperación y la vigilancia compartida; las que permitieron descansar en grupo y, con ello, profundizar los ciclos de sueño que nos distinguen hoy. Dormir, entonces, no fue sólo cuestión de biología, sino también de vínculos y cuidado mutuo.

Por otra parte, la evidencia antropológica actual muestra que los patrones de sueño humano no son fijos, sino que varían según factores sociales y ecológicos. Estudios en diferentes culturas revelan que tanto en entornos urbanos como en comunidades rurales o indígenas pueden presentarse cuotas cortas de sueño, aunque por motivos distintos, que van desde las demandas escolares y el uso de dispositivos electrónicos hasta las condiciones de la vivienda (Silva-Caballero et al., 2023).

Investigaciones en sociedades preindustriales confirman que incluso sin tecnología moderna el sueño no es necesariamente más largo ni uniforme, sino dinámico y adaptativo (Yetish et al., 2015). Todo ello cuestiona la idea de una norma universal de “buena calidad de sueño” y subraya la importancia de comprender las distintas variables del descanso dentro de su contexto cultural, ecológico y, por supuesto, evolutivo.

Más que un lujo biológico, dormir bien fue una ventaja adaptativa acoplada a nichos sociales y tecnológicos. Entender esa coevolución ayuda a explicar por qué la salud del sueño es hoy inseparable de nuestras redes de apoyo, de la iluminación nocturna y de los entornos culturales donde vivimos.

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Recepción: 2024/11/02. Aceptación: 2026/03/11. Publicación: 2026/05/11.