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Deconstruyendo a Darwin (entrevista a Javier Sampedro)


No me resisto a publicar elcontenido completo de este interesantísimo artículo, a ver si los infos se enteran de una vez que lo de las mutaciones en los algoritmos genéticos no es un paralelismo afortunado.

(…hace falta más, hace falta más…) La negra flor, Radio futura.

Deconstruyendo a Darwin (entrevista a Javier Sampedro),

by Desde el Exilio, Jan 19th, 2009  (unless otherwise expressly stated, is licensed under a Creative Commons Attribution-Noncommercial 2.0 Germany License.)

La ciencia es una empresa humana y, como tal, a un tiempo sumamente imperfecta y amante de la perfección. Las mentes más preclaras de entre nosotros se afanan en interpretar el mundo que nos rodea y a nosotros mismos con las herramientas cognitivas de las que nos dotó la selección natural. El conocimiento es algo adaptativo, y por ello evoluciona. Conocer el medio cambiante es siempre el mejor camino para dominarlo, anticipándose a él, una vez tiene uno tiempo para pensar e indagar. Extraer leyes universales, regularidades y relaciones causales, del maremagnum de sensaciones que constituyen nuestras vidas, es una capacidad en gran parte innata, pero es a través del ascenso a los hombros del gigante de la cultura que puede cada hombre individual mirar más allá de sus circunstancias inmediatas y sus especulaciones particulares para comprender un mundo ancho y profundo. Darwin recorrió en el Beagle ese mundo, pero contó en su viaje y después de él con la compañía del geólogo Charles Lyell y el economista Thomas Malthus. La lectura de las dos obras principales de estos autores le llevó, junto con sus experiencias y observaciones, a pergeñar el intento de explicación de la naturaleza viva más consistente realizado hasta la fecha. Han pasado 150 años y la Teoría de la Evolución por Selección Natural sigue tan viva como los fenómenos naturales que explica. Desde su alumbramiento, sin embargo, ha sufrido algunas “mutaciones”, ninguna deletérea. Se le ha sumado la genética mendeliana, se ha contrastado con el registro geológico y se la ha observado en acción en los mismos pinzones que Darwin vio en las Galápagos. El Darwinismo, como religión, ha tenido algunas herejías en su seno, pero son pocos los que, a día de hoy, discuten el hecho de la evolución y la importancia del mecanismo de la selección natural para contribuir a explicar la variedad de la vida.
Sin embargo la nueva genética y los estudios del desarrollo nos abren nuevas perspectivas. ¿Qué clase de cambios genéticos son los que se dan para que surja un nuevo organismo? ¿son graduales todos ellos? ¿es posible que, durante el proceso del desarrollo, surja algún monstruo prometedor?

, científico primero, periodista científico después, nos ilustra en su libro Deconstruyendo a Darwin, sobre cómo no siempre se puede explicar la evolución por cambios graduales, provocados por mutaciones puntuales y acaecidos a lo largo de dilatados períodos de tiempo. El diseño de la mayor parte de los organismos que ahora pueblan la tierra, la simetría bilateral, parece tener un antecesor en un bicho precámbrico llamado Urbilateria. Es probable que surgiera de una vez por una mutación muy particular: duplicación de genes Hox. Estos genes son los que determinan la geometría del cuerpo y actúan activando cascadas de otros genes. Igualmente el surgimiento de la célula eucariota no parece que se debiera a pequeños cambios moleculares sucesivos durante millones de años, sino al proceso singular de la unión de dos o más bacterias en una quimera viable que ahora llamamos célula eucariota. Tampoco parece claro que el registro arqueológico apoye transiciones graduales en muchos casos. La explosión cámbrica o la de los dinosaurios en el triásico, o la mamífera en fechas más recientes, fueron procesos relativamente rápidos. Las especies parecen mantenerse estables durante largos períodos y los grandes cambios parecen acaecer deprisa (en términos geológicos). La selección natural sigue estando ahí, pero quizás no sea la responsable de todos los grandes cambios estructurales y funcionales generadores de diversidad, aunque siempre lo sea de su posterior cribado y moldeado.

Javier ha tenido la amabilidad de respondernos unas preguntas.

1.-Muy resumidamente: ¿qué puntos flacos tiene la teoría sintética de la evolución?

Sus axiomas. Dicen que el genoma es un objeto inerte que se limita a cometer errores. Que esos errores suelen cambiar una letra del ADN por otra, lo que casi siempre es fatal, pero a veces genera alelos, o variantes viables de un mismo gen. Que la consecuencia de ello es una distribución gradual de variación en la población, y que la evolución consiste en la modificación en el tiempo de las frecuencias alélicas en la población.
Pero el genoma, en primer lugar, está respondiendo al medio de manera continua: el desarrollo animal se basa por entero en ello. En segundo lugar, el tipo de errores que comete el genoma está controlado con precisión por el tipo de estrés al que se ve sometida su horquilla de replicación (el punto corredizo donde una doble hélice se está convirtiendo en dos dobles hélices hijas). Cuando la horquilla se bloquea, hay mecanismos de reparación fieles a la secuencia, y los hay “propensos a errores”, y también hay un sistema de fino balance entre ambos con las antenas puestas en la fuente del estrés. Para resolver el bloqueo hay atajos por invasión del cromosoma homólogo, que viene del otro progenitor y por tanto no suele ser idéntico, y atajos por invasión de la “cromátida hermana”, recién copiada de la hebra invasora y por tanto idéntica a ella. Estos mecanismos funcionan durante el desarrollo para generar diversidad (de neuronas, por ejemplo), pero también durante la meiosis, el proceso que produce el genoma de los óvulos y los espermatozoides.
En tercer lugar, la evolución no es sólo, pero sí ante todo, una historia de duplicaciones genéticas con variaciones. La gran sorpresa del genoma humano la conocimos hace un par de años, y fue la enorme variación entre personas en los llamados CNVs (variaciones de número de copia, o copy number variations): genes o grupos de genes duplicados o perdidos en un individuo. Cualquier persona se diferencia de cualquier otra en un promedio de 70 CNVs. Ampliando el foco, la comparación de los genomas de muchas especies demuestra que todas las familias genéticas básicas estaban ya en el primer animal, y que la evolución ha consistido desde entonces en propagar o menguar ristras de genes, como los receptores del olfato de cierta gama química. Estas duplicaciones, por cierto, se forman por recombinación sesgada entre alelos en la meiosis.
Y en cuarto lugar, todo apunta a que la evolución es un mecanismo de adaptación bastante eficaz. La lenta no parece ser la evolución, sino la geología. Los primeros rastros de vida animal coinciden con el fin de la espantosa glaciación Varangerian, hace 635 millones de años, y es probable que hasta el Cámbrico no hubiera habido nunca bastante oxígeno, ni siquiera bastantes aguas litorales, como para sustentar la gran “explosión” de diversidad animal que marca esos estratos. Las radiaciones rápidas se repiten después de cada extinción masiva, tal vez respondiendo a un drástico cambio ambiental. La evolución salta a lo que hay.
2.-¿Está la biología del desarrollo produciendo un cambio de paradigma en biología?

Está rompiendo un mito pernicioso: que la biología es ajena a las leyes naturales. Este mito se deriva de una especie de religión del azar que proclama: ¡No hay más Dios que el azar, confusas sean Sus obras! Pero esto no es más que una falacia del siglo XX. La biología nació como ciencia de la misma forma que la física, gracias a sus grandes unificaciones: la teoría celular, el metabolismo central, la transmisión nerviosa, la doble hélice del ADN, el código genético. Esos sistemas son producto del azar en el sentido trivial de que nadie los ha construido. Pero en el sentido no trivial y científicamente productivo son producto de unos principios generales de la auto-organización, de la retroalimentación entre los flujos de información y de energía, del fuerte requerimiento de consistencia interna que atormenta a cualquier sistema autónomo. Y de la geometría. Casi todas las familias de genes que se ocupan de conectar nuestras células y comunicarlas entre sí –moléculas de adhesión celular, factores de crecimiento con sus receptores y quienes transmiten sus señales– estaban ya en nuestros precursores unicelulares, los coanoflagelados. La única excepción son los genes de la geometría. Somos formas. Nuestro desarrollo y nuestra evolución se deben a principios geométricos. Y la fe en el azar no es una buena guía para descubrirlos.

3.- En Deconstruyendo a Darwin, una de las conclusiones a las que llegas es que la selección natural sí explica convincentemente la evolución humana. ¿Cómo ves pues la selección multinivel aplicada a nuestra especie?

Mi principal argumento era que el cerebro humano muestra signos evidentes de haberse adaptado a su función cognitiva: el crecimiento desproporcionado de los lóbulos frontales y la evolución de instintos intelectuales como el “órgano mental” del lenguaje son adaptaciones, y no tenemos más teoría de la adaptación que la selección natural. Desde que escribí el libro, las comparaciones entre genomas han mostrado varios genes interesantes que llevan todas las huellas de la selección darwiniana, incluidos los signos de un “barrido selectivo” (selective sweep, cuando un nuevo alelo es tan ventajoso que desplaza al antiguo en pocas generaciones). La relevancia de algunos de estos genes es difícil de cuestionar, como Microcephalin y ASPM, cuyas mutaciones devuelven el cerebro humano al tamaño de un Australopiteco.
Con todo, vista la cantidad de duplicaciones de genes que hay sólo en nuestra especie, es muy probable que se nos haya escapado lo más gordo. Decimos: esta especie tiene 723 receptores del olfato, y esta otra tiene 749, un número parecido. Pero el diablo mora en los detalles. Los receptores olfativos que más se han propagado en el genoma de la abeja son sutiles variantes de de las sutiles variantes de un solo gen, el que mejor captaba el aroma de las primeras flores, y por eso hay ahora 300 genes que distinguen todo el catálogo de aromas que han derivado de aquél. Y esos receptores marcan las zonas de la antena, o de la pituitaria, que luego se proyectan sobre el cerebro y dibujan su mapa de territorios. Nuestro tratamiento de la duplicación génica ha sido muy de brocha gorda hasta ahora. Y las filas de genes duplicados con pequeñas divergencias –los “clusters de parálogos”, en la jerga— son la norma de la evolución, no la excepción.
Por otro lado, ya no creo que el lenguaje sea una invención radical: creo que refleja la operación estándar del córtex cerebral. El córtex puede evolucionar porque está hecho de módulos esencialmente intercambiables. Todo lo que evoluciona está hecho de módulos: una idea básica repetida con variaciones. Pura música.
4.-Pero no has tocado el tema de la selección multinivel, sino que te has centrado en pruebas de la selección natural en nuestra especie…..

Tienes razón. De hecho, estas pruebas apuntan a dos niveles de selección. Uno es el clásico, el nivel organísmico, donde la competencia es entre individuos de la misma especie. Pero otro está claramente por debajo, al nivel celular y genético: la competencia entre genes dentro de un solo genoma, y (como consecuencia) entre células con distintos genes dentro del mismo cuerpo.
En realidad sí hemos hablado de este nivel, aunque sin llamarlo así. Cuando dije que el genoma está respondiendo al medio de manera continua, y que ése es el fundamento del desarrollo animal, me refería a ese tipo de fenómeno. Los genes que provienen de duplicaciones seriales (y forman filas o “clusters de parálogos”) compiten entre sí dentro de cada célula, y sólo un gen gana en cada zona del cuerpo. Este proceso se llama “exclusión alélica”, y (volviendo a nuestro ejemplo preferido) es el que divide el epitelio olfatorio en una secuencia de territorios que expresan un solo tipo de receptor, y que por tanto se conectan a una sola zona del cerebro.
Incluso para un mismo gen, el alelo de papá puede competir con el de mamá y resultar “excluido” de una célula y todas sus descendientes, generando un clon que coloniza una parte del cuerpo. Nuestro cerebro debe gran parte de su diversidad de circuitos a que es un mosaico de clones celulares, generado por competencia entre genes similares dentro de una sola célula.
También mencioné que estos mismos mecanismos funcionan en la meiosis durante la producción de los óvulos y los espermatozoides. La línea germinal –la población de células que va a dar lugar a la siguiente generación– no es otra cosa que un mosaico de clones celulares, como lo es el cuerpo. Si el reconocimiento entre genes similares (sean alelos o parálogos) es la clave del segundo, tendrá que ser también la clave del primero. “Thrust in the universality of biochemistry”, repetía sin cesar el gran Arthur Kornberg. La evolución animal es ante todo una historia de duplicaciones genéticas con variaciones, y esas duplicaciones ocurren en la meiosis por recombinación sesgada entre alelos.
Buena parte de los genes humanos con fuertes huellas de selección positiva reciente no afectan a los rasgos externos de los individuos. Son genes relacionados con la meiosis y la generación de una explosión combinatorial de espermatozoides en un solo macho. Estos genes son invisibles para la selección de nivel organísmico, y sus fuertes huellas de selección se deben con toda probabilidad a la competencia entre genes durante la meiosis, o entre los espermatozoides que resultan de ello. La fecundación de un óvulo es la guerra, y no hay medalla de plata.
5.-Desde tu óptica atea, ¿qué sentido tiene la religión? ¿tendría algo de adaptación? ¿es algo más cultural? ¿es un meme maligno, como dijera Dawkins?

Casi todo el mundo da por hecho que es adaptativa: se supone que ofrece un cimiento ontológico y un consuelo metafísico frente a las dos servidumbres que conlleva un cerebro grande: la intranscendencia de la vida y la certidumbre de la muerte. Yo no estoy seguro. Lewis Wolpert, un embriólogo británico, me dijo una noche en Barcelona que “la humanidad acostumbraba a preguntarse cómo, y cuando empezó a preguntarse por qué fue cuando surgió la religión”. Yo le dije: “Y la ciencia, Lewis”. Él levantó un dedo y dijo: “¡Ah, y la ciencia!, desde luego. Y la ciencia”. El presidente de la Royal Society, Martin Rees, dice que los científicos comparten la fe de Einstein en que el mundo es comprensible, y tiene mucha razón. No puedes abordar científicamente un problema si en primer lugar no crees que hay algo que entender:una regularidad oculta, una simplicidad subyacente, un principio organizador. Ésa es la fe de los científicos, el Dios de Spinoza y Einstein. Tengo la impresión de que esa idea está detrás de una especie de religiosidad natural de mucha gente (los que dicen “yo creo que algo debe haber, ¿no?”). También es el tipo de religiosidad a la que han llegado muchos físicos actuales, ya sea a través de la teología de cuerdas o de la consciencia cósmica en versión Paul Davies. Esta forma de religión es más de tipo Wolpert, basada en el por qué, que de tipo adaptacionista, fundada en el para qué. Pero sin duda hay otras componentes en la religión, sin excluir las culturales ni los memes del maligno.
6.-La Panspermia dirigida como origen de la vida en nuestro planeta es una idea que defendieron, como bien señalas en tu libro, Leslie Orgel y Francis Crick. Recientemente Robert Shapiro, uno de los críticos contra aquella idea, ha publicado un artículo en scientific american en el que expone una alternativa para el surgimiento de la vida muy distinto al primer replicante: un conjunto de reacciones químicas favorables energéticamente que se irían imbricando en un entorno seguro y evolucionarían hasta algo parecido a una célula. ¿Podría esto explicar, si fuera cierto, el que no haya quedado rastro alguno de los predecesores de las primeras células?

El problema central seguiría siendo explicar la universalidad del código genético: que la palabra de tres letras del ADN ‘cat’ signifique el aminoácido histidina, y que ‘cgc’ signifique arginina y ‘tga’ signifique “para de leer” en las bacterias del tifus, en los nenúfares de Monet y en el propio Monet. Yo creo que el metabolismo tiene que coevolucionar con el código genético. Los pares de aminoácidos que catalizan la síntesis de uno de los nucleótidos (las letras a c g t del ADN y el ARN) y los pares de nucleótidos que significan un aminoácido tienen que formar un sistema cerrado, autocatalítico, autoalusivo desde el primer momento. Un sistema complejo sólo puede evolucionar de forma jerárquica: ensamblando partes autoconsistentes hechas de subpartes autoconsistentes. El código genético sólo ha podido evolucionar ensamblando vicecódigos hechos de infracódigos. Las reacciones de Shapiro no pueden evolucionar sin un soporte de información. Los dos tienen que ir juntos desde el minuto uno.

7.-En Decostruyendo a Darwin apuntas muy atinadamente el programa no sólo científico, sino también ideológico y religioso que movió a algunas de las mentes más preclaras del neodarwinismo como Dobzhansky. ¿No crees que puede decirse de igual forma que científicos tan notables, mencionados por ti en relación con sus brillantes aportaciones, tales como Margulys y Gould seguían un programa ideológico y “religioso”? Como señalaba el creacionista que se dirigió a Ruse: ¿no hay también un poco de religión y política en los modos alternativos al darwinista de considerar la evolución, por ser las conclusiones del neodarwinismo muy conservadoras?

El rechazo de Gould a la sociobiología y la psicología evolutiva tuvo un móvil en parte político, sin duda, y en parte achacable a la mera inercia científica. La idea de que los genes afectan al comportamiento humano ha sido dura de tragar para mucha gente, particularmente en los departamentos universitarios relacionados con el ramo. Pero es cierto que la idea suele asociarse con la derecha, y también que Gould, Lewontin y el resto de la izquierda científica norteamericana cayeron en tromba sobre Edward O. Wilson y su sociobiología con el ardor que suele reservarse a los mítines, y sin muchos más argumentos.
En realidad, el primer intelectual del siglo XX en proponer un efecto de los genes en la mente fue un destacado izquierdista, Noam Chomsky, con quien Gould siempre se manifestó de acuerdo. Las estructuras cognitivas innatas, o “conocimientos a priori”, tienen un venerable pedigrí que se remonta a Descartes y Kant, y a Platón si me apuras. Yo soy de izquierdas, y no alcanzo a ver qué tiene que ver la tábula rasa con mis ideas políticas. Sobre todo este asunto pesa el fantasma de la eugenesia. Pero los fantasmas no se espantan ignorando los datos, sino discutiéndolos.
No creo, en cambio, que la línea principal del pensamiento de Gould –equilibrio puntuado, motores internos del cambio, leyes de la forma— tuviera una motivación política. Creo que estaba bien fundamentada, que abrió una reflexión necesaria y, sobre todo, que ha atraído al campo a una generación de paleontólogos, genetistas, biólogos moleculares y bioinformáticos. Hacen evo-devo, evolución y desarrollo, un renacimiento de gran tradición de la embriología decimonónica. Una ciencia que buscaba principios generales, anterior a la religión del azar.
Tampoco el neodarwinismo es necesariamente conservador. Lo sería como teoría social, pero como teoría biológica, en su forma actual, afirma que la selección natural produjo a nuestra especie, pero que la evolución se paró al surgir la cultura, puesto que el número de hijos dejó de relacionarse con la aptitud biológica.
8.-En la época en la que trabajaste en laboratorios, ¿qué es lo que investigaste? ¿qué te llevó de los tubos de ensayo y los microscópios a la pluma y la prosa científica?

Estuve 10 años casado con la mosca Drosophila melanogaster, un sistema modelo en genética del desarrollo. El tema del momento eran los genes de segmentación, porque Jannie Nüsslein y Eric Wieschaus habían dado un golpe maestro al identificarlos todos a la vez. Trabajé en problemas muy interesantes, y con grandes científicos. Ni resolví los primeros ni quedé mal con los segundos. Creo que hice bien en dejarlo, porque era un mal experimentalista, y las ideas son baratas, como suele decirse. En cambio, lo de la pluma es una chiripa, y lo de la prosa científica ya un milagro directamente. Hice el máster de El País y la Autónoma de Madrid con una vaga noción de free lance flotando por la cabeza. No tenía ni idea de que me iba a dedicar al periodismo profesional, pero de pronto coge y han pasado 14 años, tú.
Y en el periódico he hecho de todo menos tocar el piano: Economía, Madrid, Sociedad, Sevilla, crítica de chotis y un dibujo para el reportaje de Paco Peregil. Al final hay más demanda de pluma que de prosa científica.
9.-Dado tu gusto por la música y la evolución, tengo que preguntarte por el último libro de Steven Mithen, The singing neanderthals.

Su tesis es que el lenguaje evolucionó a partir de la música, una idea propuesta originalmente por Darwin. La música habría sido el sistema de comunicación de los homínidos hasta la reciente aparición del lenguaje sintactico. Los detalles de la teoría pueden discutirse –por ejemplo, la música es de por sí un “lenguaje sintáctico”–, pero el fondo del argumento de Mithen es muy interesante: que la música apareció con el bipedalismo, y ha evolucionado en paralelo con los movimientos del cuerpo. Mithen llega a esta idea por otros caminos, pero hay una pila de datos neurológicos y genéticos muy recientes que asocian el lenguaje –tanto hablarlo como entenderlo– con las áreas motoras del córtex cerebral, las que mueven las piernas, las manos, la cara y el resto del cuerpo. Y sobre todo con el cerebelo, el órgano de los ritmos, del aprendizaje de secuencias complejas de movimientos, de la ejecución automática de procedimientos: el aprendizaje hecho instinto. El famoso “gen del lenguaje”, FoxP2, es en relidad un gen del cerebelo, la parte más antigua de nuestro cerebro, la que ya existía en los reptiles del Cretácico.
No es que un sujeto seguido de un verbo signifique que alguien hace algo. Es que alguien hace algo.
10.-¿Tienes pensado escribir algún libro nuevo? ¿Hay algún tema que te inquiete o te atraiga especialmente, algún objeto predilecto de tus conjeturas e indagaciones?

Sí que quiero escribir algún libro, pero no sobre un objeto de mis conjeturas. Un objeto podría ser la cóclea del oído, y una de mis conjeturas que su forma en espiral logarítmica sea el fundamento de nuestra percepción musical, que al igual que dicha espiral tiene la misma forma en cualquier tonalidad. Ese libro se lo dejo a Swedenborg. Me gustaría escribir algo más general, sobre cosas de las que pueda decir algo. Estoy en esa edad difícil.


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