La biología evolutiva fue definida por Charles Darwin, pero tuvo sus críticos, como Alfred Russel Wallace, que añadieron la teoría de la evolución tal y como la conocemos hoy.
Ahora, la IA ha aportado su propia investigación a este debate gracias a un estudio reciente de la Universidad de Essex publicado en Communications Biology.
Darwin y Wallace debatieron sobre las causas de la notable diversidad que observamos en la naturaleza, en particular las sorprendentes diferencias entre machos y hembras de una misma especie.
El fuerte dimorfismo sexual y el dicromatismo suelen ser más prominentes en insectos y aves.
Darwin propuso que el aspecto a menudo extravagante de los machos de una misma especie se debía a la selección sexual, y que las hembras elegían a sus parejas en función de sus preferencias estéticas.
Wallace, sin embargo, rebatió que la selección natural, actuando sobre ambos sexos, era la fuerza primaria que daba forma a estas diferencias.
La Dra. Jennifer Hoyal Cuthill, de la Universidad de Essex, y su equipo se embarcaron en una misión para desentrañar los secretos evolutivos de las impresionantes mariposas del grupo birdwing
Como el Dr. Hoyal Cuthill explicó en una entrada de blog"Por primera vez, somos capaces de medir los alcances visibles de la evolución para comprobar cuánta variación está presente en diferentes grupos biológicos y entre machos y hembras".
Cómo funcionó el estudio
Los investigadores utilizaron IA para analizar la impresionante cantidad de 16.000 fotografías de mariposas de ala de pájaro, que representan 35 especies y 131 subespecies, procedentes del Museo de Historia Natural de Londres.
Este es el proceso:
- Conservación y digitalización: La extensa colección de mariposas de ala de pájaro del museo fue cuidadosamente conservada y digitalizada, proporcionando fotografías de alta calidad de especímenes machos y hembras.
- Formación en IA: Los investigadores entrenaron un algoritmo de IA llamado ButterflyNet para reconocer y agrupar imágenes basándose en sus similitudes visuales, lo que permitió a la IA identificar patrones y variaciones entre las mariposas.
- Incrustación y análisis: ButterflyNet generó un "espacio de mariposas" multidimensional en el que se agruparon imágenes similares, lo que permitió a los investigadores examinar las relaciones evolutivas y las diferencias entre especies y sexos.
- Validación genética: Para confirmar la importancia biológica de los hallazgos de la IA, se compararon las incrustaciones aprendidas por la máquina con datos genéticos, lo que garantizó la alineación con la historia evolutiva de las mariposas alas de pájaro.
- Cuantificación de la variación sexual: El equipo desarrolló una nueva medida denominada "diferencia de disparidad sexual" para cuantificar el grado de variación entre machos y hembras, lo que permite conocer la contribución de cada sexo a la diversidad global.
Los resultados del estudio respaldaron tanto la teoría de Darwin como la de Wallace.
Por lo general, los machos de las mariposas aladas presentaban formas y patrones más definidos que las hembras, lo que concuerda con la idea de Darwin de la selección sexual.
Sin embargo, la investigación también reveló variaciones sustanciales entre las hembras, sobre todo en el género Troides.
En particular, algunas mariposas hembras mostraron una mayor diversidad que sus homólogas masculinas, lo que respalda la hipótesis de Wallace de que la selección natural puede impulsar la divergencia en los fenotipos femeninos.
El Dr. Hoyal Cuthill explicó los resultados: "Las alas de pájaro se cuentan entre las mariposas más bellas del mundo. Este estudio nos aporta nuevos conocimientos sobre la evolución de su notable diversidad, aunque en peligro de extinción."
Y añade: "La alta diversidad visible entre las mariposas macho apoya la importancia en el mundo real de la selección sexual a partir de la elección de pareja por parte de las hembras sobre la variación masculina, como sugirió originalmente Darwin. Los casos en los que las mariposas hembras son más visiblemente diversas que los machos de su especie, apoyan un papel adicional e importante de la variación femenina seleccionada naturalmente en la diversidad entre especies, como sugirió Wallace."
No es la primera vez que se aplica la IA a la biología evolutiva. No hace mucho, investigadores de la Universidad Estatal de Colorado desarrollaron un sistema de IA para explora cómo se comunican los elefantes.
Los investigadores descubrieron que los elefantes se llaman unos a otros por su nombre, de forma similar a los humanos.
Una de las piedras angulares de la teoría de la evolución de Darwin era que los animales, como los humanos, desarrollaron habilidades como el lenguaje por beneficios similares para su supervivencia.
Los autores del estudio describen que es probable que los elefantes hayan desarrollado métodos de comunicación similares a los humanos debido a su necesidad de socializar y trabajar en grupo.
Como describió el Dr. Hoyal Cuthill, de la Facultad de Ciencias de la Vida: "Es un momento apasionante, en el que el aprendizaje automático está permitiendo nuevas pruebas a gran escala de cuestiones de larga data en la ciencia evolutiva".
