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Durante mucho tiempo habíamos pensado que todo el desarrollo de nuestro organismo (ontogénesis) estaba determinado por un programa “a priori” inscrito en nuestro código genético. Yo heredaba mis 23 pares de cromosomas y allí había unas instrucciones muy claras. El ADN mandaba y todo el crecimiento estaba marcado de antemano sin que nada exterior pudiera cambiar la dirección del proceso. De este modo, si tuviésemos un diablillo de Laplace que conociera todos mis genes, podría predecir todo mi desarrollo hasta el momento de mi muerte. Los aspectos ambientales no tenían importancia más que como agentes mutágenos. Alguno de mis genes podría mutar y su expresión fenotípica era toda la influencia del entorno que yo podría esperar en mi ontogénesis.
Sin embargo, pronto descubrimos lo que Waddington llamó epigenética: existen factores no genéticos en el desarrollo ontogénico, desde mecanismos que regulan la propia expresión génica (de los que hablaremos ahora) hasta factores hereditarios no genéticos (¡tócate las narices Mendel que vuelve Lamarck! Esto es tan importante que se merece otro post aparte de próxima aparición). Y es que una cosa parecía muy extraña: si entre los genes encargados de la codificación de proteínas del chimpancé y del humano sólo hay un 1,06% de diferencia… ¿cómo es posible que nuestros fenotipos sean tan diferentes? Porque la diferencia reside en los patrones de expresión génica implicados en el desarrollo.
Un ejemplo de influencia del entorno en la expresión génica es el ranúnculo de agua (Ranunculus peltatus). Esta curiosa planta acuática tiene todos los genes de sus hojas exactamente iguales, pero las hojas que están por encima del agua son anchas, planas y lobuladas mientras que las que crecen por debajo son delgadas y finamente divididas. El contacto con el agua (un agente externo) cambia el fenotipo. Otro es del conejo Himalaya, que nace blanco cuando hay temperaturas muy altas y negro a temperaturas bajas. Aquí, la temperatura cambia la expresión génica. Y es que el fenotipo es el resultado de la interacción de los genes y el medio ambiente.
Pero es que la cosa se ha complicado mucho desde Mendel. Existe la dominancia incompleta (cuando el gen dominante no llega a vencer al recesivo y ambos se expresan), hay genes que modifican el efecto de otros genes (epistasis), genes que afectan a muchas características (pleiotropía), rasgos que son fruto de la interacción acumulada de muchos genes (herencia poligénica), genes que se expresan en diverso grado (expresividad variable) o, haciendo el cálculo en poblaciones, genes que aparecen mucho menos de lo que deberían (penetrancia incompleta). Y además, el fenotipo puede verse afectado por alteraciones no ya en los genes sino en los cromosomas (no sólo afectando a fragmentos o a un cromosoma como en el Síndrome de Down o en el de Turner, sino a dotaciones completas).
La biología evolutiva del desarrollo (perspectiva Evo-Devo) se ha postulado como la nueva síntesis multidisciplinar que aúna la selección natural propia del neodarwinismo con la genética del desarrollo (que introduciría los elementos epigenéticos). Pero, centrar la atención en el desarrollo del individuo… ¿no pondrá en peligro el viejo darwinismo? Según Michael Ruse no, todo lo contrario: lo completa. Ruse subraya que en los próximos años este nuevo enfoque traerá grandes descubrimientos. Textualmente:
“Yo soy un darvinista de línea dura. Pero los puros darvinistas conocen que las nuevas ideas son desafíos y oportunidades, no barreras o impedimentos”
Dice Nolasc Acarín Tusell en El Cerebro del Rey que nuestra especie tiene lo que llama memoria filética:
“Es la memoria innata que contiene el sistema nervioso, no tan sólo el cerebro y también heredada mediante el DNA transmitido por los progenitores. Contiene la información propia de nuestra especie, e incluso de especies que nos precedieron en la escala evolutiva. Gracias a estra memoria nuestro organismo nace con la capacidad para aprender a andar sobre los pies, aprender el lenguaje, huir de los estímulos dolorosos, encontrar sabrosas la carne y las grasas, tener tendencas altruistas-cooperativas, apreciar determinados cánones de belleza o a tener apetencia para la actividad sexual, por poner tan sólo unos ejemplos. Son todos ellos caracteres iguales para toda la especie humana, no debemos aprenderlos aunque sí desarrollarlos y cultivarlos para que lleguen a su máxima expansión. Componen unidades de información que nos llegan de muy antiguo y están estrechamente relacionados con las estrategias humanas de desarrollo y supervivencia. La maduración y conmutación de los circuitos neurales es precoz en las áreas del córtex cerebral implicadas en las actividades de mayor programación genética. Los núcleos de la base del cerebro y del tronco cerebral que regulan el funcionamiento metabólico y visceral son activos desde el nacimiento. Las áreas del córtex que tienen relación con la motricidad y la recepción de percepciones son las siguientes en conmutarse y expresan, por ejemplo, la capacidad innata para el movimiento. En cambio, las áreas que se vinculan al aprendizaje maduran más tarde, a lo largo de los primeros meses de vida y son las que permitirán acumular la memoria de nadar con habilidad, hablar y, finalmente, acumular la experiencia y conocimientos. Hay una intencionalidad genética en la maduración nerviosa: cuanto más innata es la función antes está preparado el cerebro para acometerla. En sentido inverso, las funciones y capacidades adquiridas por aprendizaje implican áreas más lentas en madurar, donda la actividad neuroplástica será determinante. A principios del siglo XX ya se conocia que la mielinización era más precoz en las neuronas que forman las áreas primarias, que no son las que tienen una mayor contingencia innata”.
Véase Las memorias del Cosmos
Durante mucho tiempo se pensó que la información genética estaba en las proteínas. El ADN fue aislado por primera vez en 1869 por el suizo Friedrich Miescher. Era una sustancia blanca y azucarada, algo ácida y rica en fósforo. Al encontrarla en el núcleo celular, la llamó “nucleína”. En 1885, Albrect Kossel obtuvo las diferentes bases nitrogenadas. Análisis posteriores demostraron que en los cromosomas de las células eucariotas había una cantidad similar de proteínas que de ADN. ¿Dónde estaría la información genética? Por sentido común parecía que en las proteínas, ya que éstas están compuestas por 20 aminoácidos y el ADN sólo tiene cuatro bases que, además, sólo se pueden conectar de dos formas diferentes. Las posibilidades de combinatoria de los aminoácidos eran mucho mayores.
No fue hasta los experimentos con virus de Luria, Delbrück, Alfred D. Hershey o Martha Chase, cuando se descubrió que el ADN era el auténtico testaferro de la información. Y es que, a pesar de la compleja belleza de la doble hélice, no hace falta ser matemático para darse cuenta que con dos pares de bases nitrogenadas que sólo se conectan con su par correspondiente dando lugar a sólo cuatro combinaciones posibles no tenemos un sistema demasado eficiente de codificación de la información. Simplemente, si se pudieran conectar entre ellas ya tendríamos dieciséis y ocupamos cuatro veces menos cadena para transmitir la misma información. El ADN como almacén de información es otra chapuza evolutiva.
Cuando hablamos de memoria siempre pensamos en el cerebro. Tenemos la idea de que el único almacén donde se guardan datos es en nuestro cerebro. No obstante, no es muy difícil pensar que otro almacén de información es el ADN, a pesar de que el genoma es un almacén muy rígido y tonto. No aprende, sólo cambia accidentalmente y esos cambios rara vez perduran. Por ello se adapta mal al medio. Un gran cambio en el ecosistema y las especies se extinguen. ¿Cómo se las arregló está memoria lenta y monolítica para sobrevivir? Generando una memoria más flexible y rápida, una capaz de aprender y cambiar rápidamente. ¿La memoria humana? Sí, pero antes generó otras. ¿Es que hay otras memorias a parte del ADN y la memoria humana?
Todas las células que existen en nuestro cuerpo, así como todos los seres vivos, actúan siguiendo funciones muy especializadas, interactuando con el medio de una forma muy concreta. Para ello, las células intercambian información y, lógicamente, la información que obtienen han de mantenerla. Hay muchas formas de guardar información. Al igual que nosotros creamos discos duros magnetizando silicio, los seres orgánicos guardan información de modo químico. Mis leucocitos “saben” que deben atacar a un tipo determinado de organismos y no a otros, mi pupila “sabe” que ha de dilatarse para que entre mucha luz y contraerse para que entre poca, mi cuerpo “sabe” auto-equilibrarse constantemente mientras yo voy caminando. En la naturaleza hay conocimiento sin sujeto cognoscente ni autoconciencia.
Y es que para que exista conocimiento, para que exista memoria, no hace falta ni ser consciente de que se tiene ni que exista un “yo” que se pregunte por sí mismo. Al igual que para los ingenieros en informática, cualquier cosa puede ser una puerta lógica siempre que tenga un mínimo de dos estados posibles. Allá donde algo pueda tener dos posiciones y en función de ellas se actúe de una determinada forma, allí habrá una memoria. Por ello, la memoria humana es un tipo de memoria más, es una entre millones de puertas lógicas, de almacenes naturales. La historia natural es la historia de múltiples flujos de información que han atravesado el tiempo.
¿Qué peculiaridad tiene la memoria humana? Tendría bastantes, pero la principal es que puede crecer. La mayoría de las memorias naturales son, al igual que el ADN, rígidas. No cambian, ni crecen ni decrecen. Mi leucocito no aprende, está “cableado” desde su nacimiento, su conducta es buena para su entorno, pero si su entorno cambia, morirá irremediablemente si no muta.
Las memorias capaces de aprender son mucho más adaptativas porque pueden atesorar nueva información, son capaces de crecer y de actuar en función de su novedad adquirida. No se me ocurre estrategia evolutiva más genial: si la gran lacra para la supervivencia son los cambios en el ecosistema, genera individuos que sean capaces de aprender cómo sobrevivir al nuevo ecosistema, un promedio entre especialización y versatilidad. Sin embargo las memorias cambiantes tienen un grave defecto: la nueva información no se transmite a los descendientes biológicamente (o sólo muy poca. Veremos lo que nos dice la epigenética). Lo que se graba en el cerebro se pierde cuando éste muere. La nueva información requerirá de la educación para transmitirse, siendo este mecanismo mucho menos seguro que la totémica quietud genética. Este defecto ha sido subsanado en nuestros bancos de memoria artificiales. Partiendo desde las representaciones pictóricas del paleolítico, pasando por el papel, hasta los inmensos centros de datos de los servidores de Internet, hemos creado memorías que subsanan tanto nuestras limitaciones de almacenaje y recuperación como de duración (superan la vida del individuo que la generó): hemos creado memorias modificables de rápido crecimiento y de larga duración, algo inaudito hasta el sapiens.
Dice Richard Dawkins:
“La esencia de la vida es la improbabilidad estadística a escala colosal”
Bonita cita que hace referencia al proceso ateleológico, sin dirección marcada o azaroso que ha sido la evolución hasta llegar al hombre. Se repite constantemente que los errores de réplica en las cadenas de ADN son aleatorios, fortuitos, para luego ser filtrados por la dura criba de la selección natural (la cual sí parece actuar de modo determinista o no azaroso). Pero, ¿qué quiere decir que las mutaciones son azarosas o fortuitas?
Lo que habitualmente se entiende por ello es que cuando ocurre una mutación, no hay una causa final que la provoque, no hay un “para ésto”, al contrario que la mayoría de eventos que contemplamos en el mundo vivo, los cuales tienen finalidades claras (el ojo ve, la pata corre, el ala vuela). De acuerdo, pero aquí puede haber confusión. Que algo no tenga una finalidad evidente (aparte de que podría tener alguna finalidad que no supiéramos) no quiere decir que sea azaroso. Es más, la mecánica clásica, parte de un determinismo absoluto a todos los niveles de la realidad. Veamos el texto determinista por antonomasia.
“Todos los eventos, incluso aquellos que por su pequeñez parecen no seguir las grandes leyes de la naturaleza, las siguen de una manera tan necesaria como las revoluciones celestes. Una inteligencia que en cada instante dado conociera todas las fuerzas que animan a la materia, así como la posición y la velocidad de cada una de sus moléculas, si, por otra parte, fuera tan vasta como para someter todos estos datos al análisis, abrazaría en la misma fórmula los movimientos de los más grandes cuerpos del universos y los del más ligero átomo. Para una inteligencia tal, nada sería irregular y la curva descrita por una simple molécula de aire o de vapores parecería regulada de una manera tan cierta como lo es para nosotros el orbe del sol”
Esto nos escribía Laplace en su Teoría analítica de la probabilidad. Si tuviéramos un diablillo que, a cada instante, conociera el estado total del sistema, debido a que este estado se conecta con los que le suceden por estrictas leyes, podría predecir con certeza absoluta todos sus posteriores estados, todo el futuro. Y esta es la concepción que suelen tener la mayoría de los científicos representada muy bien por Einstein y su “Dios no juega a los dados”.
Sin embargo, una divertida objeción a Laplace es la siguiente: supongamos que construimos un superordenador que, efectivamente, sepa el estado actual completo del Universo y todas las leyes que lo conectan con estados futuros. El ordenador sabría entonces qué es lo que yo voy a hacer en el siguiente momento. Entonces yo se lo pregunto: “HAL, ¿ahora voy a decir A o B?” Si HAL contestara A, yo diría B y viceversa, contradiciendo su gran poder de predicción. Supongo que el superordenador se volvería loco e intentaría asesinarme cada vez que me acercara a preguntarle algo (además no fallaría pues predeciría todos mis actos defensivos).
No obstante, pasemos por alto esta tonta objeción (quizá no tan tonta claro). Si las leyes de la física dominan estrictamente la naturaleza, también la dominarán a nivel génico. Parece artificioso diferenciar que, a nivel de ecosistema, la selección natural opera determinísticamente mientras que a nivel génico o cromosómico reina el más puro azar… ¿por qué en unos sitios sí y en otros no? ¿Por qué esa separación? Además, una naturaleza determinista abre las puertas a una evolución direccionada hacia la aparición del hombre. Dios, podría conocer todas las mutaciones de tal modo que podría haber preparado el estado inicial del Universo de forma que, al final, apareciera el hombre. Además, esto estaría respaldado por las polémicas y ajustadas constantes cosmológicas. Dios habría afinado el piano del Cosmos para que sonaran las teclas que él quisiera.
Pero, ¿qué es el azar? Habría que diferenciar que azaroso no equivale a libre. Si lanzo una moneda al aire hay un cincuenta por ciento de que salga cara o cruz. Suponiendo que Laplace se equivoca y el lanzamiento es un fenómeno aleatorio, al hecho de que salga cara a cruz no lo consideraríamos fruto de una decisión libre. La naturaleza podría ser absolutamente azarosa y nosotros seguir siendo igual de libres que nuestro reloj marcando las horas. Azaroso, tampoco es sinónimo de caótico, en el sentido de desordenado o confuso. Algo puede ser desordenado y funcionar de un modo absolutamente determinista. Habría que distinguir entre azar ontológico (que es el que aquí trato) de azar epistemológico. El segundo es, simplemente, la muestra de la insuficiencia de nuestro conocimiento sobre algo. Como no soy el diablillo de Laplace y no conozco completamente el estado inicial, con lo poco que sé hago mis predicciones, cual hombre del tiempo entre borrascas y anticiclones. Sin embargo podría darse el caso de que sé todo lo que se puede saber (no obstante, eso nunca se puede decir) y aún así, mi fenómeno es aleatorio, es decir, en unos casos hace una cosa y en otros otra sin que exista causa para ello. Aquí tendríamos un fenómeno incausado, pues azaroso significa sin causa que lo determine.
Azaroso significa aislado, sin relación con lo demás. El fenómeno aleatorio actuará con autonomía absoluta de su entorno. Sus únicas determinaciónes o limitaciones serían las que se salen de su conjunto de posibilidades y su probabilidad estadística. Cara o cruz al cincuenta por ciento, nada más, pero no hay causa ni contexto que incite de ningún modo a que sea cara o a que sea cruz. Ambas posibilidades serían incausadas y autónomas, substancias en sí mismas. Pero el problema sigue estando aquí: ¿Existen realmente fenómenos aleatorios? Sólo si es así, y si esos fenómenos aleatorios tienen algo que ver con las variaciones hereditarias, sólo así, Darwin tendría razón y la evolución obedece al azar.
Una de las ideas que uno conserva como un dogma desde el instituto es que los genes sólo se transmiten de generación en generación. Mi madre me los transmite a mí y yo a mis hijos (esto se llama transferencia vertical). Sería absurdo pensar que yo puedo pasar mis genes a alguien que no sean mis hijos. Bien, pues esto parece que es así en el mundo de los “animales grandes”, pero, como todo tiene excepciones, no es así del todo en el mundo de los “animales pequeñitos”.
Hace mucho tiempo que ya conocíamos al molesto bacteriófago (de hecho, experimentos con él por parte de los bioquímicos Alfred D. Hershey y Marta Chase sirvieron para demostrar que el código genético estaba en el ADN). Este virus marinero de apariencia simple, ataca bacterias de un modo muy peculiar: se acopla a la membrana celular de la bacteria (según diversos indicadores como ácidos teicoicos, proteínas, flagelos… Cada bacteriófago está especializado en un tipo de señal, por lo que atacará a un tipo concreto de bacteria) y mediante unas especie de jeringa le introduce su código genético (ADN o ARN según el tipo de bacteriófago). El ADN vírico se indexa en las cadenas del ADN de las bacterias (eso les pasa por ser procariotas y no tener el ADN dentro del núcleo como Dios manda) y, al cabo de unos minutos, la pobre bacteria está ya generando nuevos bacteriófagos dentro de ella. En unos veinticinco minutos, nuestra bacteria explota dando lugar a cientos de nuevos bacteriófagos en búsqueda de nuevas víctimas.
Sin embargo, en ocasiones, a este malvado huésped no le interesa multiplicarse tan deprisa y se queda en estado latente dentro de la bacteria hasta que las cosas se pongan feas (por ejemplo, la presencia de más agentes mutágenos de la cuenta que puedan fracturar las cadenas de ADN vírico) y volvemos a la explosión de la bacteria. No obstante, hay casos en los que la fusión del código genético del virus con la del hospedador no es fatal para este último, por lo menos durante un tiempo. Es el caso de la enfermedad del cólera causada por una bacteria llamada Vibrio Cholerae. Se ha comprobado que ciertas cepas inofensivas de esta bacteria se vuelven terriblemente virulentas por la acción de un determinado bacteriófago.
Pero esto no es nada. El caso más espectacular de transferencia horizontal de genes es el de la Wolbachia. Es una bacteria parásita terriblemente feminista (ahora veremos por qué) que infecta a entre un 20 y un 70% de los invertebrados terrestres (hay estimaciones que dicen que ha infectado a unas 20 millones de especies… ¡Es el parásito por excelencia!). ¿y qué hace este microbichito? Para empezar tiene un defecto: sólo se transmite de huésped en huésped a través de los huevos (no es como los piojos que saltan), por lo que sólo se encuentra feliz en individuos hembra. ¿Cómo solucionar este problema?
1. Convirtiendo a su hospedador en una hembra (Es lo que hace con las cochinillas de tierra o Armadillidium). Así, pone huevos y la Wolbachia sobrevive a otra generación.
2. Matando a los machos. La Wolbachia parásita se sacrifica matando a su hospedador, el cual es devorado por sus hermanas dándoles más posibilidades de sobrevivir y, por lo tanto, a las Wolbachias que las infectan. Es un ejemplo de altruismo genético.
3. Obstruyendo los apareamientos que no interesan (los que se producen entre un macho infectado y una hembra no infectada). La Wolbachia suelta una toxina en el protoplasma del espermatozoide para matarlo, dejando al macho estéril. Esto puede tener una importancia crucial para explicar la enorme diversidad de invertebrados, ya que favorece el aislamiento reproductivo. Hacer que individuos no puedan aparearse entre sí produce, a la larga, que esos individuos formen especies diferentes. ¡La que ha montado esta bacteria!
4. Provocando la reproducción por partenogénesis de las hembras: ponen huevos sin necesidad de ser fecundadas por el macho. Por supuesto, todas las crías que de allí nacen son hembras.
¿Con esto que consigue? Al cabo de unas generaciones tenemos una ingente cantidad de hembras infectadas y muy poquitos machos. Es lo que pasó con un tipo de mariposa que estuvo a punto de extinguirse al ser la proporción de hembras de 99 a 1 con respecto a los machos. No obstante, la mariposa mutó para hacerse resistente a la Wolbachia y hoy en día la proporción a subido de 1 macho a 40 (un apunte: esto es evolución, queridos creacionistas ¿Necesitan más pruebas?). Vale, espectacular el bichito, pero, ¿qué tiene que ver esto con la transferencia horizontal de genes?
La Wolbachia puede integrar la totalidad o parte de su genoma en el de sus hospedadores. Es uno de los pocos casos que se conoce de transferencia horizontal entre bacterias y organismos superiores. Es un organismo capaz de hacer metaevolución, es decir, de saltarse las reglas de la misma evolución utilizándolas a su manera. Si practicas ingeniería genética, no hace falta esperar a que los genes muten fortuitamente para darte ventajas. Resulta paradójico que la mejor estrategia evolutiva posible sea precisamente hacer trampas con la misma evolución.
Este tipo de cosas son las que dan razones a Lynn Margulis para hablar de que la simbiogénesis es un mecanismo evolutivo alternativo a los cambios graduales y mutaciones del neodarwinismo. Es posible que la Wolbachia acabe por ser un simbionte intracelular como ocurrió con las cianobacterias (actuales cloroplastos de las células vegetales) o con las mitocondrias (parientes, por cierto, de la Wolbachia).
Esta entrada continua a Los seres que heredarán la tierra y Los seres que heredarán la Tierra (II)
Hoy hablaba con mi compañero de departamento. Estamos dando en clase algo de genética. Con esto de ser el año Darwin decidimos explicar un poco de este hombre y de lo que filosóficamente puede representar su revolucionaria teoría. Así, en estos días estamos hablando de Watson y Crick y de lo que significa el ADN. Él me cuenta que le dice a los alumnos que reflexionen sobre si el hombre es sólo eso, si el hombre es sólo el determinismo preciso de la maquinaria molecular del ácido desoxirribonucleico. Es más, insistía en decir que el hombre, su libertad, es lo contrario al determinismo del ADN. El hombre es alma, es libertad, es moralidad, es arte, es todo lo opuesto al inhumano reduccionismo científico en el que sólo hay frío cálculo.
El hombre es demasiado fascinante para ser sólo ADN. Y yo le respondo: a mí lo que realmente me fascina es que el hombre sea ADN. Creo que sería mucho más lamentable que el hombre fuera algo tan simple como un alma o un espíritu. Me parece que el hecho de que tengamos un sistema de replicación hereditaria tan complejo y sorprendente como el ADN no es algo que nos convierta en animales o robots, sino que nos acerca a ser dioses. Otros razonamientos de esta índole que he oído son del tipo: el amor no puede ser sólo un flujo de feromonas o el pensamiento no se reduce a neuronas…
Creo que hay un error de base en argumentos de ese tipo. Cuando un científico habla de que las feromonas tienen mucho que ver con el amor no está reduciendo el amor a feromonas, sino que está abriendo el amor a las feromonas. De algo que no teníamos explicación, ahora vamos a abrir un nuevo campo de investigación. De una sola pregunta, vamos a hacer cien. Una vez formulada la hipótesis, ahora quedan mil cosas por hacer. A cada paso que demos se abrirán muchos problemas. Esa es la esencia del conocimiento, de la ciencia.
Hablar de reduccionismo científico implica habitualmente un desconocimiento grave de lo que realmente es la ciencia. La ciencia no reduce, amplía. Descubrir el ADN, las feromonas o las neuronas no es reducir el hombre a ellos, es abrir el hombre a nuevas explicaciones de las que antes carecíamos. Y eso no quita ni una pizca de dignidad al hombre. A mí, el hecho de descender, por parte de padre o de madre 
, de un primate no me ha causado más que fascinación. Mirar a uno de esos seres sabiendo que son mis parientes, que comparto con ellos gran parte de mi genoma, que, de algún modo, yo salí de uno de ellos, me hace contemplarlos con una curiosidad renovada y me hace sentirme algo más hermanado con el mundo natural.
Somos colonias de alrededor de cien billones de células perfectamente coordinadas (los seres humanos somos sólo algo más de 6.000 millones. Imagina coordinar a toda esa gente para que trabajen en algo), una complejísima máquina simbiótica irrigada por las geometrías fractales de nuestro sistema cardiovascular; somos millones de reacciones químicas en constante proceso de inacabamiento, de desequilibrio termoquímico, en constante “estar entre medias” porque terminar significa estar muerto; somos el fruto de cientos de miles de años de evolución, de millones de cambios que pasaron el filtro de la selección natural, hijos de supervivientes natos; somos tantas neuronas como para que todas en fila lleguen a la luna, teniendo por cerebro el objeto más complejo de todo el Universo… ¿Es esto ser poco?
Esta entrada continúa a: El salto que es el hombre
Hay ciertas discontinuidades en la historia evolutiva de los seres vivos que son difíciles de comprender. El darwinismo pretende explicar todo a partir de pequeñas variaciones graduales que poco a poco van dando lugar a nuevas especies. Esto no se corresponde, en ocasiones, con el registro fósil. Uno de los grandes misterios de la evolución es el paso de la célula procariota a la eucariota. A pesar de que, contemplando las dos imágenes de abajo, intuitivamente no vemos que ambas células sean aparentemente tan distintas, analizándolas pormenorizadamante sabemos que las diferencias entre ambas son abismales (si las dos imágenes estuvieran a escala, la célula eucariota puede llegar a ser cien veces más grande que la procariota). Comprobando el ADN de ambas, las diferencias son muchísimo mayores que las que existen entre un ratón y un ser humano. No sólo es que la eucariota tiene núcleo, sino que tiene microtúbulos, flagelos compuestos, aparato de Golgi, lisosomas, mitocondrias o cloroplastos que la procariota no tiene, sus sistemas de reproducción son diferentes (mitosis y meiosis sólo en eucariotas), el ADN eurcariota es más largo y completo, etc., etc., y, en fin, los demás seres vivos estamos compuestos por agrupaciones de células eucariotas, no de procariotas.
Así, los científicos se devanan los sesos para encontrar una explicación a tal evento. Sin embargo, no ha llegado todavía nadie hablando de la necesidad de la intervención divina. Mientras que entre un habilis o un neanderthal y un sapiens la discontinuidad evolutiva es mucho menor, aquí Dios tuvo que intervenir para dotar al sapiens de algo que no tenían sus ancestros. ¿Por qué Dios interviene en unos saltos evolutivos sí y en otros no, cuando el de los eucariotas es mucho más difícil de explicar que el del sapiens? Se objetará, no, los hombres hacen cosas como la Capilla Sixtina, algo que ningún otro ser vivo ha soñado jamás, por lo que existe un salto cualitativo, una cosa radicalmente distinta que no es explicable mediante la evolución. Y yo volveré a decir: lo que hace una célula eucariota con respecto a una procariota es algo que la segunda no hubiera podido imaginar jamás (si es que una procariota pudiera imaginar algo), por lo que si hablamos de salto cualitativo, es más legítimo decirlo aquí que entre un sapiens y un habilis. O, si nos gusta muchísimo hablar de estas discontinuidades o saltos cualitativos, además del que pueda representar el ser humano, habría que hablar de muchos otros (la explosión cámbrica por decir otro) de modo igualmente legítimo. Si nos gusta hablar de intervenciones divinas, habría que hablar de muchas… ¡Ay! ¿Otro nuevo creacionismo catastrofista a lo Cuvier?
Estoy leyendo Decostruyendo a Darwin de Javier Sampedro y estoy disfrutando como un crío con zapatos nuevos. Desde El gen egoísta o El pulgar del Panda no me había divertido tanto con un libro de divulgación científica. Curiosidades interesantísimas, explicaciones con una claridad meridiana, narrativa fluida… Todos los ingredientes para ser un libro cien por cien recomendable.
Una de las cosas que más me ha llamado la atención de lo que llevo leído es lo que Sampedro ha llamado el misterio del cronocito (lo que voy a hacer es básicamente resumir un trozo del capítulo 4 del libro. Sí queréis leerlo mejor explicado id sin duda al original). Como ya vimos en este post una de las grandes objeciones al darwinismo fue la ausencia de tipos intermedios en el registro fosil. Parece que las especies existen inalteradas durante mucho tiempo para luego desaparecer y ser sustituidas por una nueva serie de especies diferentes. Esto rompe el gradualismo de Darwin que postula un cambio lento y progresivo de pequeñas variaciones. ¿Cómo explicamos los cambios bruscos que las pruebas fósiles nos remiten? Una de las alternativas es la teoría del equilibrio puntuado de Jay Gould y Eldredge de la que próximanete hablaremos.
Dentro de todos estos cambios bruscos, que el darwinismo se las ve y se las desea para exlicar, el mayor de toda la historia natural de la Tierra es el paso evolutivo de los procariotas a los eucariotas. La diferencia entre ambos microorganismos no estriba sólo en que los procariotas no tienen núcleo y los eucariotas sí, sino en muchas más cosas:
1. La endocitosis: los eucariotas pueden “comerse” a otras células o fragmentos de ellas, virus o moléculas grandes, degradándolas en el interior del citoplasma.
2. El sistema de transducción de señales: las eucariotas poseen un sofisticado sistema de comunicación basado en una compleja transformación de unas proteínas en otras.
3. La factoría del núcleo: tener el ADN dentro del núcleo produce la necesidad de un sistema de “puertas” que den paso selectivamente a una enorme diversidad de componentes que entran y salen constantemente.
Bien, la teoría de la simbiogénesis de Lynn Margulis postula que el paso de los procariotas a los eucariotas no pudo ser gradual, sino más bien por la simbiosis entre una arquea y una bacteria. Así, es de esperar que en el ADN de los eucariotas encontremos similitudes con el ADN de sus dos antepasados simbióticos. Hyman Hartman y Alexei Fedorov realizaron un experimento para poner a prueba esta hipótesis. Primero determinaron cómo podría ser el ADN de un supuesto organismo eucariota primordial realizando un estudio comparativo de organismos eucariotas cuyo genoma ya conocemos (la levadura de la cerveza, la famosa Drosophila melanogaster, etc.) y determinaron que este genoma estaría compuesto por 2.136 genes.
Después, investigaron cuáles de estos genes provenían de la arquea y cuáles de la bacteria. Buscaron cuáles de esos 2.136 genes podrían encontrarse en cualquier bacteria y arquea existentes entre los más de cincuenta especies de ellas cuyos genomas ya se han secuenciado. Así, encontraron 1.789 que existían en bacterias y arqueas. La hipótesis de Margulis parecía corroborarse. Sin embargo, los 347 genes restantes… ¿de dónde habían salido?
Para mayor sorpresa resultó que esos genes misteriosos se ocupan precisamente de las características que más diferencian a los procariotas de los eucariotas (las tres enumeradas anteriormente). En concreto, de los 347, 91 se relacionan con la endocitosis, 108 con la transducción de señales y 47 con procesos nucleares (los 101 restantes no se conocen todavía). Es decir, lo que hace que una eucariota sea una eucariota parece no proceder de los dos organismos que se unieron simbióticamente para generarla. ¿Qué explicación tiene esto?
Hartman y Fedorov nos hablan de que la célula eucariota no procede de la unión de de dos microbios, sino de tres: una arquea, una bacteria y lo que ellos denominan como cronocito, otro ser que aportó esos 347 genes responsables de las características esenciales del organismo eucariota. Bien, las bacterias y las arqueas han estado siempre allí pero… ¿Alguien tiene pruebas de la existencia del cronocito? Este organismo va a ser para la biología lo que el Boson de Higgs es para la física, el “organismo de Dios”.
Bill Gosper descubrió este patrón de crecimiento indefinido
El 1970 el británico John H. Conway diseñó una sencilla máquina de Turing basada en un tablero cuadriculado en el que aparecían o desaparecían “células” en función de dos simples reglas:
1. Una célula “nace” si tiene a su alrededor inmediato otras tres células.
2. Una célula “se mantiene viva” si tiene dos o tres células en las casillas vecinas. Si tiene menos de dos “muere”, poéticamente, “de soledad”; y si tiene más de tres “muere por superpoblación”.
En Internet tenemos muchos simuladores y variantes gratuitas de este juego (Por ejemplo: http://www.granvino.com/jam/stuff/juegos/gamoliyas/spanish/index.htm , o http://www.xs4all.nl/~jbontes/ ) en el que podemos ir probando dibujos de modo más o menos aleatorio para ver como evolucionan. Lo curioso es comprobar como a partir de unas normas tan sencillas enseguida se generan patrones muy ordenados: aparecen “seres” que “viven” estáticos en el tablero, otros se mantienen realizando movimientos repetitivos, mientras que otros cruzan el tablero en un movimiento perpetuo. De un sistema de reglas sumamente sencillo podemos comprobar como van surgiendo patrones de organización muy complejos y a uno le vienen a la mente tres claras ideas:
1. El juego de la vida no deja de tener un poderoso parecido, al menos visual, con un caldo primitivo lleno de microorganismos.
2. Parece decirnos que los seres vivos son, a fin de cuentas, patrones de organización muy susceptibles a ser matematizados (¿Las matemáticas serán al final la herramienta de la biología?). La multitud de veces que la naturaleza parece comportarse siguiendo pautas matemáticas es asombrosa. El ejemplo clásico es el crecimiento del helecho siguiendo una geometría fractal. Todo parece indicar que la esencia de un ser vivo no estriba en de qué está compuesto ni qué función o finalidad persigue, sino cómo se organiza. Un ser vivo parece que es una forma determinada de organizar un entorno. Por eso la clave está en el ADN: el manual de instrucciones de organización.
3. También nos da pistas sobre el origen de la vida. Si en uno de estos simuladores del juego de la vida hacemos un dibujo caótico, sin ningún tipo de intención ni propósito, vemos como se genera orden a partir del caos, estructuras complejas, estrategias evolutivas tras las cuales no hay ninguna intencionalidad. El orden nace como propiedad emergente del desorden originario. Pero, ¿A qué se debe este orden? Podría responderse intuitivamente que a las dos reglas que rigen el juego. Vale, pero ¿sólo a ellas? Parece que el todo es mayor a la suma de las partes.
