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The Edge of Evolution [El límite de la evolución]: Por qué el mecanismo de Darwin está autolimitado


Tal como se ha estado analizando de manera extensa en los dos últimos artículos, un reciente artículo confirma una inferencia clave que hice en 2007 en The Edge of Evolution. Summers et al. 2014 concluyen que «el requisito mínimo para una actividad (baja) de transporte [de cloroquina] ... es dos mutaciones». Este es el último de mis tres artículos sobre la cuestión. El primero aparece aquí, el segundo aquí.


Observando desde un avión volando a 10.000 metros de altitud, el paisaje puede aparecer bastante suave. Podemos encontrar difícil imaginarnos en el puesto de los pioneros en carros cubiertos en los primeros tiempos, que tuvieron que atravesar territorios no abiertos, de tumbo en tumbo, enfrentándose a ríos, sierras y barrancos. Mucho del pensamiento acerca de la evolución a lo largo de los años ha sido como mirando desde un avión: imaginando que una ruta evolutiva desde un gran accidente en el terreno hasta otro no sería demasiado difícil, que podría incluso realizarse a ciegas y borracho. Pero la realidad es que la vida se vive sobre el terreno, y que sin una visión y una planificación sobria, las quebradas, los precipicios y los ríos pueden ser impasables.

Según la ciencia va explorando y ahondando en los detalles moleculares de la vida, el pensamiento evolucionista serio se ha visto forzado a descender desde 10.000 metros de altitud al nivel de tierra, y se han puesto de manifiesto graves obstáculos a una evolución no dirigida. En años relativmente recientes, unas magníficas investigaciones con el uso de potentes métodos disponibles para la biología moderna señalan tres barreras generales y separadas para un mecanismo darwinista (o, en todo caso, para cualquier mecanismo evolutivo no dirigido).

La primera barrera principal es la de las mutaciones al azar mismas. Debido a que los genomas codifican para muchos sofisticados sistemas moleculares, los cambios aleatorios que tengan un efecto romperán o deteriorarán con la mayor frecuencia algún sistema ya operativo. SIn embargo, romper o disminuir subsistemas de una entidad sumamente compleja como la célula puede ser a veces adaptativa —llevando a la extensión de la degradación,  como lo ha demostrado tan claramente Richard Lenski, en su trabajo pionero de Evolución a Largo Plazo. Otros estudios de adaptación mediante degradación en la naturaleza refuerzan intensamente este aspecto. (Por ejemplo, véanse informes recientes acerca de pérdida de función en la resistencia genética a la diabetes y las enfermedades coronarias en humanos, el paso en caballos, la pérdida de cianogénesis en los tréboles, y una multitud de útiles genes rotos en bacterias.

La segunda barrera es en realidad la selección natural. Según la manera en que Darwin la contempló, la selección natural funciona implacablemente, afinando un rasgo seleccionado para ajustarse a su función de manera más y más precisa. El problema es que cuanto más la selección afina un rasgo, tanto más especializado se vuelve, y tanto más difícil es usarlo entonces para otro propósito complejo sin una modificación mutacional prohibitivamente improbable. Esto ha quedado claramente expuesto por el trabajo del grupo de Joe Thornton, donde unos cambios incluso muy modestos (en enlace de una segunda hormona esteroide estructuralmente similar a una prote´na receptora homóloga, estructuralmente similar) en un sistema preexistente encontraba fuertes e inesperados obstáculos evolutivos.

El tercer obstáculo es la complejidad irreducible, o la necesidad de realizar múltiples pasos para alcanzar un estado seleccionado. Como lo expliqué en The Edge of Evolution y como Summers et al. han demostrado ahora experimentalmente, algunos efectos seleccionables exigen más que una mutación antes de su aparición. Cuando esto es así, la probabilidad de alcanzar dicho estado cae exponencialmente con cada paso no seleccionado. Aunque unas circunstancias especiales como un ritmo muy rápido de mutaciones o una gran cantidad de población puedan ayudar a conseguir uno o unos pocos de estos pasos, generalmente no están disponibles. Incluso cuando resultan disponibles, no se precisa de muchos de estos pasos para llevar este estado mucho más allá del alcance de las mutaciones al azar.

Este tipo de barrera está generalmente presente al nivel molecular debido a que nuevas interacciones entre proteínas exigirán por lo general una multiplicidad de pasos mutacionales para alcanzarlas (como expuse extensamente en The Edge y acerca de lo cual he rebatido críticas en mi blog), muchos de los cuales no serán seleccionados.

Es importante observar que estas tres barreras son sustancialmente independientes entre sí. El secuestro de un sistema a su función actual por medio de la selección natural es un problema diferente al del daño ocasionado por unas mutaciones aleatorias adaptativas pero degradantes, y ambas cosas son conceptualmente distintas de la necesidad de una multiplicidad de pasos no seleccionados para alcanzar algunos estados adaptativos. Un resultado de su independencia es que estas barreras operarán sinérgicamente. El cambio evolutivo carente de dirección se encuentra con múltiples y abrumadores limitaciones.

El profesor emérito de leyes de la Universidad de California en Berkeley, Phillip Johnson, usó una vez una analogía acerca de la evolución darwinista que en aquel tiempo yo consideré como fascinante pero no convincente. Observó él que el mismo mecanismo físico que hace que un globo de aire caliente ascienda por el aire le impide seguir subiendo indefinidamente. El mecanismo mismo de vuelo limita la ascensión del globo —nunca irá más allá de la atmósfera de la Tierra.

De manera similar, sugería él, el mecanismo darwinista a la vez permite y limita el cambio evolutivo. A la luz de recientes extraordinarias investigaciones, he cambiado de parecer: la imagen proporcionada por Johnson es deliciosamente apropiada. Vemos claramente al nivel detallado, molecular, fundamental de la vida que el mecanismo de Darwin está autolimitado. Puede elevar un globo evolutivo hasta cierta altura, pero no más allá por mucho aire caliente que se insufle en el mismo.

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