Evolución experimental y una conclusión general

27 enero 2010 — Una de las contribuciones permanentes del Profesor Phillip Johnson ha sido su insistencia en clarificar el significado del término «evolución». Descubrió una diversidad de usos en uso común que iban desde la «alteración en frecuencia de los alelos» (lo que hace que todos seamos evolucionistas) hasta el concepto global del evolucionismo (naturalismo filosófico). Los debates acerca de la ciencia relevante quedan enturbiados cuando los intervinientes no emplean la palabra «evolución» de una manera coherente; por ejemplo, el melanismo industrial de la polilla del abedul aparece citado con frecuencia como prueba del modelo teórico de Darwin de evolución por selección natural. En su libro The Edge of Evolution [El límite de la evolución], el Profesor Michael Behe poner gran cuidado en comprender los mecanismos darwinistas a nivel molecular. No es suficiente con hablar de adaptación a nivel fenotípico, porque los mecanismos tienen que ver con cambios moleculares a nivel genotípico. Cuando examinamos los datos desde esta perspectiva, queda claro que los mecanismos darwinistas no pueden originar complejidad. En un detallado artículo-reseña, Behe vuelve a presentar esta cuestión, y propone la «Primera Regla de Evolución Adaptativa» para compendiar los descubrimientos de la evolución experimental.

Los cambios fenotípicos no necesariamente se reflejan en cambios genotípicos. Fotografía: Ellen Levy Finch

Para poder entrar en la reseña de Behe, los estudios experimentales de evolución tienen que haber involucrado adaptación y tienen que haber incluido un análisis de cambios genómicos a nivel molecular. Lo que él busca es clasificar las mutaciones asociadas con cambios adaptativos. Los datos significativos que se ajustan a estos criterios se relacionan con bacterias y virus.
«Como las especies pueden evolucionar para ganar, perder o modificar rasgos funcionales, es de interés primordial determinar si algunos de estos tienden a dominar las adaptaciones cuyas bases moleculares subyacentes sean suceptibles de determinación. Aquí exploro los resultados de experimentos evolutivos en laboratorio sobre microbios que se han realizado a lo largo de las últimas cuatro décadas. Estos experimentos imponen el mayor control sobre las variables ambientales, y proporcionan nuestros resultados más extensamente caracterizados a nivel molecular.»
Los detalles de esta reseña son de naturaleza técnica, y es mejor leerlos en el artículo original. Behe aporta una perspectiva original, porque muchos de los investigadores autores del trabajo experimental no han analizado si las mutaciones se corresponden con una ganancia, una pérdida o una modificación de los rasgos funcionales. Al llegar a este punto vale la pena referirse a las FCTs, el acrónimo que se ha adoptado en inglés para Elementos Codificados Funcionales (Functional Coded elemenTs). El análisis de Behe de los resultados tanto individuales como agregados representa una significativa contribución a la literatura en este campo.
«Como se ve en las Tablas 2 hasta 4, la gran mayoría de las mutaciones adaptativas experimentales son mutaciones de pérdida de FCT o de modificación de función. De hecho, dejando fuera aquellos experimentos con virus en los que se eliminaron intencionalmente elementos génicos específicos y luego restaurados por subsiguiente evolución, sólo se han comunicado dos sucesos de ganancia de FCT: el desarrollo de la capacidad de una proteína reguladora de la fucosa para responder a la d-arabinosa, y la captura del gen antibiótico por f1.»
Este es un descubrimiento digno de mención, y merece que así se constante de manera formal. Behe merece nuestra gratitud por su sugerencia de «La Primera Regla de la Evolución Adaptativa». Se trata de una heurística descriptiva (no de una ley prescriptiva). La evolución adaptativa tiene el efecto de romper o embotar cualesquiera FCTs cuya pérdida proporcione una ganancia neta en aptitud.
«Se designa como la “primera” regla porque se espera que la frecuencia de mutaciones que disminuyen la función de una característica sea mucho más elevada que la frecuencia de apariciones de una nueva característica, de modo que se espera que las mutaciones de pérdida adaptativa de FCT o las mutaciones de modificación de función que disminuyen la actividad aparezcan en primer lugar, y muy de lejos, en una población bajo presión selectiva.»
El argumento clave que se debe observar aquí es que esta Regla va impulsada por datos empíricos y no por consideraciones teóricas. La Regla expresa los resultados de una investigación intensiva y nos informa acerca de lo que realmente sucede. No se trata de una predicción deducida de una teoría.
«Excepto en aquellos casos en los que se eliminaron primero unas características genéticas específicas, así como en elc aso de la captura del gen antibiótico por f1, todas las mutaciones adaptativas en experimentos de evolución en laboratorio con virus parecen ser mutaciones de pérdida de FCT o de modificación de función. Así, en situaciones evolutivas generales en laboratorio (es decir, donde un microorganismo se encontraba bajo una presión selectiva general en lugar de una específica), siempre había disponibles mutaciones adaptativas de pérdida de FCT o de modificación de función. Es no se puede decir acerca de mutaciones de ganancia de FCT.»
Para los familiarizados con The Edge of Evolution, esto vuelve a centrar la atención en el reto de  la producción de la complejidad. Estos resultados empíricos demuestran que la gran mayoría de casos de evolución adaptativa involucran bien una pérdida de funcionalidad, bien la modificación de una función existente. La evolución adaptativa presupone la existencia de complejidad. Hay pocos datos para respaldar un modelo del origen de las especies usando el mecanismo de mutación al azar y selección (sea artificial o natural).
«Dejando de lado por el momento la ganancia de FCT, el trabajo que aquí se reseña expone que desde luego los organismos se adaptan rápidamente en el laboratorio —por mutaciones de pérdida de FCT y de modificación de función. Si estas mutaciones adaptativas llegan primero también en estado silvestre, como naturalmente se esperaría que sucediese, entonces estas serán también los tipos de mutaciones que estarán primero disponibles para la selección en el ámbito natural. Esta es una significativa aportación a nuestra comprensión de la adaptación.»
Como este artículo ha sido sometido a unos minuciosos análisis críticos, será apropiado añadir algunas indicaciones para ayudar a los lectores a valorar su significación. Primero citamos algunos comentarios elogiosos acerca de cómo se realizó la reseña::
«Mi conclusión general: Behe ha proporcionado un útil análisis de las mutaciones que son causantes de adaptación en experimentos de laboratorio a corto plazo sobre microbios» (Professor Jerry Coyne, Departmento de Ecología y Evolución en la Universidad de Chicago, para referencia véase aquí).
«Leí el artículo en forma de borrador hace algunos meses y no lo he vuelto a leer, pero incluso entonces demostraba un impresionante dominio de la literatura de evolución experimental, al menos de la literatura sobre la adaptación de genomas íntegros de bacterias y fagos (en contraste con la evolución “dirigida” de genes en plásmidos y de ácidos nucleicos desnudos). Considero que la caracterización que hace MB [Michael Behe] de la mayor parte de la evolución molecular en estos experimentos como mutaciones y/o deleciones puntuales es exacta [...] Mi propia opinión sobre el artículo de MB es que ha rendido un servicio al estudio de la evolución apuntando sobre qué debería centrarse la siguiente generación de experimentos» (Profesor Jim Bull, Sección de Biología Integrativa, Universidad de Texas en Austin, para referencia véase aquí).
Se han formulado numerosas objeciones al análisis de Behe. Se dice que la evolución experimental en laboratorio no representa al mundo real porque no ha habido suficiente tiempo. Se afirma que los estudios sobre bacterias y virus no representan adecuadamente la incidencia de «mutaciones de ganancia de FCT» en eucariotas. Se dice que las mutaciones que involucran transferencia horizontal de genes y duplicación génica tienen que considerarse para hacer justicia a la teoría contemporánea de la evolución. A estas objeciones da respuesta Behe aquí, aquí y aquí.
Esta entrada comenzó observando el intenso énfasis empírico que Behe introduce en el campo de la biología evolutiva. Por lo general hay una desgana por parte de los investigadores en pasar a la etapa de la falsación de la indagación científica. A menudo se eleva la teoría por encima del experimento, porque la teoría «ha de ser verdad». Lo que ahora necesitamos es una colección de artículos de reseña que expongan qué sucede con las ideas teóricas como las de transferencia horizontal de genes y de duplicación de genes cuando se analizan experimentalmente. Los científicos deberían acoger bien este escrutinio público de ideas favoritas —porque esta es la única manera en que podemos escapar de la «ciencia normal» en el sentido kuhniano. Pero, ahora por ahora, deberíamos digerir los resultados de la reseña de Behe: aquí tenemos el resumen del mensaje que tenemos que asimilar:
«El meollo del artículo es que hoy por hoy el número abrumador de mutaciones adaptativas (esto es, útiles) observadas en experimentos de evolución en laboratorio son o bien de pérdida o de modificación de función. [...] Naturalmetne, ya sabíamos que la gran mayoría de mutaciones que tienen un efecto visible sobre un organismo son deletéreas. Y ahora, cosa sorprendente, parece que incluso la gran mayoría de las mutaciones útiles degradan el genoma en un mayor o menor grado».
Experimental Evolution, Loss-of-Function Mutations, and “The First Rule of Adaptive Evolution”
Michael J. Behe
The Quarterly Review of Biology, Diciembre de 2010, 85(4), 419-445.
Sumario: La evolución adaptativa puede llevar a una especie a ganar, perder o modificar una función; por tanto, tiene un interés fundamental determinar si alguno de estos modos domina en el proceso evolutivo bajo circunstancias particulares. Debido a que la mutación ocurre al nivel molecular, es necesario examinar los cambios moleculares producidos por la mutación subyacente a fin de valorar si una adaptación se puede considerar mejor como una ganancia, pérdida o modificación de función. Aunque esto había sido algo imposible en el pasado, los progresos de la biología molecular durante la última mitad de siglo lo ha hecho posible. En este artículo hago un análisis de los cambios moleculares subyacentes a algunas adaptaciones, con un énfasis en particular sobre experimentos en evolución con microbios realizados a lo largo de las últimas cuatro décadas. Expongo que de lejos los cambios adaptativos más comunes que se observan en estos ejemplos se deben a la pérdida o modificación de una función molecular preexistente, y analizo las posibles razones para el predominio de tales mutaciones.
 

Lectura adicional:


Fuente: Access Research NetworkExperimental Evolution and a general conclusion   29/12/2010
Redacción: David Tyler © 2010 Creation Safaris – www.arn.org
Traducción y adaptación: Santiago Escuain — © SEDIN 2010 – www.sedin.org


Publicado por Santiago Escuain para SEDIN – NOTAS y RESEÑAS el 1/27/2011 11:53:00 PM

Published in: on +00002011-01-27T11:24:01+00:0031000000bThu, 27 Jan 2011 11:24:01 +0000UTC 23, 2008 at 11:59 am01  Dejar un comentario  

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