La ciencia de la evolución: El ataque de los creacionistas contra la evolución es un ataque contra toda la ciencia, en nombre de dios
Obrero Revolucionario #1221, 30 de noviembre, 2003, posted at rwor.org
La primera parte del libro Finding Darwin's God,del bioquímico evolucionista Ken Miller, contiene montones de ejemplos de caminos evolutivos bioquímicos que pudieron sufrir modificaciones paso a paso hasta llegar a lo que Behe llama "sistemas irreduciblemente complejos".
En esencia esto no es distinto de los procesos evolutivos bien documentados que se ven en el registro fósil, como hemos explicado en esta serie. Por ejemplo, el oído medio de los mamíferos tiene tres huesillos que permiten oír. Este sistema corresponde a la definición de "complejidad irreducible" de Behe porque si falta uno de los tres huesos, ¡el sentido de la audición desaparece! ¿Cómo pudo la evolución producir suficientes mutaciones simultáneas para generar ese sistema complejo de tres partes "de una vez"? Precisamente: la evolución no lo hizo "de una vez". Las secuencias cronológicas de fósiles muestran que la evolución "construyó" el oído interno de los mamíferos a partir de los huesos posteriores de la quijada de los reptiles. La quijada de los reptiles había pasado por una serie de modificaciones evolutivas y como resultado los huesos se desplazaron hacia la parte de atrás de la cabeza. Por los fósiles también podemos ver que, en cierto momento de ese proceso evolutivo, la posición e interrelación de unos de esos huesos les permitió recibir vibraciones de sonido. Eso no lo "planeó" ni "diseñó" una potencia divina; simplemente fue el subproducto de cambios evolutivos que a lo largo de mucho tiempo cambiaron la configuración de los huesos de la quijada. Pero imaginemos qué ventaja sería para esos reptiles percibir sonidos. La selección natural seguramente preservó y con el tiempo desarrolló esa capacidad de oír (que permite escapar de los depredadores). Como hemos recalcado muchas veces, esa progresión evolutiva no tenía que suceder, pero en este caso sabemos que sucedió porque vemos la evidencia en el registro fósil de especies extintas (y de especies intermedias que tenían huesillos en la parte posterior de la quijada para abrir y cerrar la boca, pero situados de tal forma que se puede deducir que registraban vibraciones de sonido). Este es un ejemplo de un sistema complejo que evolucionó de un sistema más simple que tenía otra función.
Con el paso del tiempo y con la reproducción de los organismos, la variación genética natural que se halla en cualquier población se "reorganiza" y genera ocasionalmente nuevos caracteres heredables. Los nuevos caracteres que ayudan a que los individuos contribuyan más descendientes a la siguiente generación (porque les permiten obtener más o mejor alimento, más parejas, más criaderos o les permiten evadir a los depredadores) pasarán automáticamente a más individuos de la siguiente generación (simplemente porque ellos producen más descendientes que los organismos que no tienen ese carácter) y de esa forma, en el curso de muchas generaciones, el nuevo carácter se propagará a una mayor proporción de la población: es así de simple.
La aparición del oído interno de los mamíferos a partir de una modificación evolutiva de los huesos de la quijada de los reptiles y de un aparato de oído más simple es uno de muchos ejemplos de que Michael Behe se equivoca totalmente cuando dice que "un sistema irreduciblemente complejo no se puede producir directamente por numerosas modificaciones sucesivas de un sistema precursor, porque el precursor de un sistema irreduciblemente complejo al que le falta una parte por definición no funciona".
Como comenta Ken Miller: "Para armar el acoplamiento de tres huesos que conducen el sonido del tímpano, la evolución no tuvo que empezar con un oído medio incompleto inoperante de uno o dos huesos. Comenzó con un oído reptil perfectamente bueno que tenía un solo hueso interno. Después tomó dos huesos de otro órgano, la quijada, y amplió y mejoró el aparato". Esa transición se ve en el registro fósil.
También es importante recordar que los genetistas y los biólogos que estudian la evolución saben hace mucho tiempo que a veces un cambio genético pequeño puede llevar a grandes cambios de función. Esto sucede, por ejemplo, cuando una reestructuración genética pequeña cambia el ritmo de desarrollo de ciertas estructuras (o de todo un organismo). Para dar un ejemplo, se cree que la disminución del ritmo general de desarrollo (que pudo ser el producto de mutaciones al azar) facilitó un gran aumento de la capacidad cerebral y las capacidades funcionales en cierto punto de la evolución de la línea humana. Los miembros de la especie humana nacen mucho más "subdesarrollados" y vulnerables que los de otros primates, y se demoran mucho más tiempo en madurar, pero el cerebro se sigue desarrollando y creciendo fuera del cuerpo de la madre por mucho tiempo en interacción con la estimulación física y social del ambiente externo. De modo que lo que pudo comenzar como una simple modificación genética en una especie antepasada (una mutación de uno o unos pocos genes que por casualidad disminuyó el ritmo de desarrollo) propició el enorme aumento de inteligencia y flexibilidad conductual que caracteriza a nuestra actual especie humana (y que seguramente favoreció la selección natural).
Veamos otro ejemplo: en el mundo vegetal existen varias especies de árboles con flores en que todos los árboles florecen y dan semillas o frutos al mismo tiempo. Esto constituye un sistema de polinización y dispersión de semillas sumamente eficiente porque el florecimiento de tantos árboles a la vez es como una gran llamada a los insectos y aves que se alimentan de ellos (del néctar o de las semillas y frutos) y los "ayudan" inconscientemente a reproducirse llevando el polen masculino a la parte femenina de las flores, donde fertiliza los óvulos. Las especies de animales que comen los frutos de los árboles también los "ayudan" inconscientemente a dispersarse pues las semillas pasan por el sistema digestivo y se depositan en otros sitios con el excremento.
La polinización y dispersión de semillas se da de la misma forma en muchas especies que no florecen o dan frutos al mismo tiempo, pero cuando toda una especie florece aumenta la eficiencia porque los polinizadores y los dispersadores de semillas llegan en masa. Por supuesto que las plantas y los animales que participan en estas complejas interacciones no "saben" que son altamente eficientes ni que son miembros de una red de tanta interdependencia, y este complejo sistema no lo tuvo que diseñar ninguna fuerza exterior. Tales maravillas de la naturaleza se explican fácilmente por los mecanismos bien conocidos y bien documentados de la selección natural: la aparición de mutaciones y recombinaciones genéticas que por casualidad "sincronizaron" el calendario de desarrollo y de florecimiento de unos de los antepasados de esas plantas seguramente llevaron a una polinización y dispersión de semillas más eficiente, y por lo tanto permitió a los individuos que florecían al mismo tiempo contribuir más descendientes a las generaciones siguientes que los individuos que florecían por separado y no estaban "sincronizados" con los demás.
Así la modificación se siguió propagando a más y más individuos de las generaciones siguientes mediante la selección natural; y cuando todos los individuos de una población empezaron a florecer en sincronización, la selección natural también favoreció diferencialmente a los polinizadores y dispersadores que eran capaces de detectarlo y aprovecharlo, y a las especies cuyos propios patrones de desarrollo y de conducta coincidían con el florecimiento en masa. Por ejemplo, unas especies de insectos salen del huevo "justo a tiempo" para aprovechar un pequeño intervalo en que el mundo vegetal ofrece una gran fuente de alimento. Viendo esto, puede surgir la tentación de pensar que esas maravillas del mundo natural tienen que ser el resultado de un "plan divino", pero en realidad todo esto se puede explicar con los mecanismos relativamente sencillos de la evolución y de la selección natural que, a lo largo de muchas generaciones, "reorganizan" la variación genética de una población viva, que cambia constantemente, y periódicamente producen nuevas combinaciones genéticas heredables que alteran significativamente caracteres y funciones de los organismos en relación con su ambiente. Un carácter heredable nuevo que por casualidad dé una ventaja reproductora a los individuos que lo tienen siempre tenderá a propagarse (sin ningún diseño o plan divino) simplemente porque cada generación sucesiva tendrá una mayor proporción de individuos con esos caracteres.
La evolución natural produce muchas cosas que nos parecen maravillosas, como muchos casos de "acoplamiento" muy afinado entre distintas especies o entre una especie y otros aspectos del ambiente; pero esto es simplemente evidencia de los poderes maravillosamente creativos de los sistemas que evolucionan naturalmente y producen novedades por medio de procesos completamente inconscientes, como se ha documentado por casi dos siglos en el laboratorio y en la naturaleza. Para mí también es hermoso e "increíble", pero no es especialmente misterioso.
Y al nivel de las reacciones bioquímicas subcelulares,¿sucede algo fundamentalmente distinto a esto? Behe cree que sí, pero el biólogo celular Ken Miller demuestra que está errado. Además de los ejemplos citados de los procesos bioquímicos de los cilios y los flagelos que causan el movimiento de células como las bacterias y los espermatozoides, Miller cita otros ejemplos:
Este es un sistema bioquímico complejo relacionado con la producción de energía en las células. En las células humanas tiene seis partes, todas las cuales son necesarias para que funcione. Para Behe es otro ejemplo de "complejidad irreducible" y evidencia de diseño divino. Pero cada una de las seis partes de la bomba de proteína está estrechamente relacionada con un sistema más simple en los microorganismos, en los cuales funciona a la perfección. Esto indica que la bomba de seis partes evolucionó de procesos bioquímicos más simples que ya existían en los antepasados, donde tenían una función un poco diferente.
Normalmente una molécula de hormona se acopla con la molécula de un receptor como "una llave a una cerradura". Unos experimentos han cambiado la estructura química de una proteína del receptor al que normalmente se acopla una molécula de hormona del crecimiento: la alteraron químicamente para que la hormona no se pudiera acoplar. Después hicieron que cinco aminoácidos de la estructura química de la hormona empezaran a sufrir mutaciones genéticas al azar. Después de un tiempo de este proceso (por su cuenta), examinaron las nuevas moléculas de hormona para ver si las mutaciones aleatorias produjeron una estructura hormonal que se ajustara al receptor alterado. Efectivamente, las mutaciones produjeron una nueva molécula de hormona que por causalidad encajaba en el receptor. Es más, el "acoplamiento" era mejor que al principio y parecía que la nueva hormona fue "diseñada perfectamente" para su nueva función, aunque sabemos que surgió al azar de mutaciones que ocurrieron sin diseñador humano ni divino.
Un punto interesante de este experimento, como señala Miller, es que "demuestra que dos proteínas, dos partes de una maquinaria bioquímica, pueden evolucionar juntas " (el énfasis es mío).
¿Se sabe con seguridad que los procesos evolutivos naturales pueden producir sistemas bioquímicos muy complejos de múltiples partes ? Sí, se sabe con seguridad. Por ejemplo, Miller da el ejemplo de las bacterias que producen la enzima galactosidasa , que les permite digerir el azúcar lactosa . Esas bacterias tienen un gen regulador que controla la producción de la enzima: el gen se "enciende" en la presencia de lactosa y se "apaga" en su ausencia. (La selección natural suele favorecer la evolución de mecanismos de conservación de energía en los organismos; en este caso, el gen regulador hace que las bacterias no pierdan energía produciendo una enzima que no necesitan).*
Pero la historia de la lactosa-galactosidasa se complica: hace unos años Barry Hall, un investigador, realizó un experimento y "borró" químicamente el gen que produce la enzima galactosidasa de modo que las bacterias no podían producir la enzima para digerir lactosa. Después puso las bacterias en un ambiente que contenía lactosa y dejó que se reprodujeran por su cuenta por muchas generaciones. Al cabo de muchas generaciones, aparecieron variedades mutantes que podían digerir lactosa.¿Cómo era posible, si el experimento borró el gen necesario para producir la enzima que digiere la lactosa?
La respuesta a este "misterio" ilustra varios principios evolutivos importantes al nivel bioquímico: primero, cuando las bacterias se reprodujeron, generación tras generación, empezaron a aparecer pequeñas mutaciones genéticas debido a los "errores" de copiado que siempre ocurren al azar (sin dirección predeterminada) cuando los organismos se reproducen. En cierto punto, ocurrió una de esas mutaciones al azar en un gen distinto al que producía galactosidasa; esa mutación permitió que ese nuevo gen empezara a producir la enzima para digerir lactosa. Así la bacteria pudo, una vez más, digerir lactosa. Además , en unos individuos de la misma variedad de mutantes, apareció otra mutación en el gen regulador que controla el nuevo gen que produce la enzima: ahora el gen regulador podía, una vez más, "encender" o "apagar" la producción de la enzima según la necesidad. Después ocurrió un tercer cambio: generaciones más tarde, de unas de esas variedades de mutantes evolucionaron otras variedades (por el mismo proceso de mutaciones al azar que siempre se dan en la reproducción) que podían "encender" la producción de una proteína en la membrana celular de las bacterias (llamada lactopermeasa) que facilita la asimilación de lactosa. Imaginemos lo ventajosas que serían esas tres mutaciones para las bacterias en un ambiente que contiene alimentos lácteos.
Aquí se ve que una población de organismos que al principio no podía comer lactosa evolucionó (al cabo de muchas generaciones) y las poblaciones posteriores sí podían comer ese azúcar; ese proceso evolutivo se desenvolvió por una combinación puramente natural y sin dirección de mutaciones al azar escogidas por la selección natural de modo no aleatorio (porque en un ambiente con lactosa las variedades de bacterias que adquirieron por casualidad la capacidad de digerir lactosa producirán más descendientes que las variedades que no la pueden digerir, lo que lleva a la propagación de esas modificaciones evolutivas con el paso de las generaciones). Como resume el biólogo evolutivo Doug Futuyma en el libro Finding Darwin's God de Ken Miller: "Así evolucionó un sistema completo de utilización de lactosa compuesto de cambios en la estructura de la enzima que permiten la hidrólisis del substrato; alteración de un gen regulador de modo que se puede sintetizar la enzima en respuesta al substrato; y la evolución de una reacción enzimática que induce la permeasa necesaria para la entrada al substrato. No se puede pedir una mejor demostración del principio neo- darwiniano de que las mutaciones y la selección natural conjuntamente son la fuente de adaptaciones complejas" (el énfasis es mío).
Miller comenta que esa es justamente la clase de sistema bioquímico complejo que Behe considera "irreduciblemente complejo" (y que no pudo desarrollarse por su cuenta). Behe seguramente diría que tal sistema no puede funcionar sin todas las partes al mismo tiempo (porque la proteína que facilita la entrada de lactosa al interior de la bacteria no serviría para nada si falta la galactosidasa necesaria para digerir lactosa; y que esa enzima a su vez no serviría para nada si falta el gen regulador que la "enciende" cuando hay lactosa en el ambiente; y que esos genes reguladores a su vez no servirían de nada si faltan las enzimas que encienden y apagan, y así sucesivamente). Behe dice que las partes de tales sistemas no pueden evolucionar por separado en distintos momentos y que eso es "evidencia" de la mano de un diseñador inteligente. Pero el ejemplo que acabamos de analizar es prueba directa de que un sistema bioquímico de múltiples partes puede evolucionar naturalmente y por su cuenta en distintos pasos a distinto tiempo. Como concluye Ken Miller sobre este ejemplo: " Sabemos que no fue diseñado. ¡Sabemos que evolucionó porque lo vimos en el laboratorio!".
En resumen, todo indica que la evolución de los complejos sistemas bioquímicos de las células evolucionaron paso a paso de maquinarias bioquímicas anteriores más sencillas que existían en las especies de antepasados de los organismos.
Este sistema bioquímico es uno de los ejemplos favoritos de Behe de un sistema biológico "irreduciblemente complejo" que no pudo haber evolucionado por su cuenta mediante procesos evolutivos naturales. La coagulación de la sangre en los mamíferos y otros vertebrados sigue una serie sumamente compleja de pasos: una especie de "reacción en cadena" o "cascada" de proteínas que hace que los componentes de la sangre se aglutinen y formen un coágulo que tapona la herida para que el animal no se desangre. No detallaré los pasos, pero es un proceso muy complejo. Ken Miller dice: "Para entender la evolución de la coagulación hay que captar que el sistema no evolucionó de una buena vez.Como todos los sistemas bioquímicos, evolucionó de genes y proteínas que inicialmente tenían otro propósito " (el énfasis es mío).
Sabemos que en el pasado existieron mecanismos de coagulación mucho más sencillos (por ejemplo, sistemas en que un grupo de fragmentos de proteínas funcionaba como un coágulo primitivo). Esos sistemas todavía existen en los invertebrados de hoy y por lo tanto es lógico suponer que existían en los invertebrados de hace mucho tiempo que fueron los antepasados de los vertebrados de hoy. También sabemos que fenómenos comunes como la duplicación genética al azar (que ocurre espontáneamente en el curso de la reproducción genética) pudieron producir modificaciones genéticas en los mecanismos de coagulación de unos invertebrados, que llevaron a mejor coagulación. Cuando algo así sucede, la selección natural lo favorece fuertemente, especialmente en los descendientes vertebrados, porque la sangre de los vertebrados tiene una presión mucho más alta que la de los invertebrados (por eso los vertebrados pueden desangrarse mucho más fácilmente y por eso la selección natural casi con toda seguridad favoreció la propagación de mutaciones que aceleraran la coagulación).
Se ha propuesto que el gen de la proteína más importante en la coagulación de la sangre de los mamíferos, el fibrinógeno , surgió de una "duplicación genética" al azar de un gen de una especie antepasada que inicialmente no tenía nada que ver con la coagulación. Efectivamente, se ha descubierto un gen que produce una proteína parecida al fibrinógeno (que no tiene que ver con la coagulación) en unas especies actuales de pepinos de mar. Esto indica que la modificación evolutiva de una proteína que ya existía en invertebrados anteriores (con otra función) es la fuente de las moléculas de fibrinógeno que hoy realizan la función de coagulación en los vertebrados.
¿Hay evidencia concreta de que pueden surgir nuevas funciones y procesos bioquímicos sin trastornar completamente las funciones previas , sin matar los organismos y extinguir las poblaciones?
Esta es una pregunta importante porque uno de los argumentos de Behe es que es altamente improbable que surjan por su cuenta (sin un diseñador) modificaciones de sistemas subcelulares porque, especialmente al nivel molecular subcelular, cualquier modificación significativa podría trastornar gravemente el funcionamiento del organismo. ¿Es cierto esto?
Consideremos el hecho de que los genetistas moleculares saben que las duplicaciones genéticas al azar son muy comunes, y que a menudo ocurren sin mayor efecto en las funciones del organismo.Pero si ocurre una duplicación de genes y encima la "copia extra" del gen sufre una mutación, puede resultar una nueva función (como la nueva función de coagulación de una proteína que antes no figuraba en la coagulación). Si tal cambio da a los organismos una ventaja reproductora, sabemos que la selección natural tenderá a propagarlo a más individuos en las siguientes generaciones. Pero si ese cambio solo se da en la "copia extra" del gen duplicado, la nueva función puede "añadirse" sin que se pierda la función del gen inicial.
En las langostas aparentemente se ve un ejemplo de esto. Las células de langosta tienen una proteína (vitelogenina) que nutre los huevos. Parece que en algún momento del pasado evolutivo el gen a cargo de esa proteína se duplicó espontáneamente y después la "copia extra" pasó por una serie de mutaciones que le permitieron participar en la coagulación. Pero, a lo largo de ese proceso, el gen inicial conservó la función de alimentar los huevos. La copia duplicada fue la que se modificó y adquirió una nueva función (coagulación), así que todo indica que la nueva función evolucionó sin trastornar el proceso bioquímico inicial (la producción de proteína para alimentar los huevos).
El proceso de coagulación de las langostas es distinto al de los vertebrados (y, como punto secundario, esto permite ver que hay más de un camino evolutivo para llegar a funciones similares). De todos modos, este ejemplo muestra que el argumento de Behe de que las modificaciones evolutivas parciales causan desastres para los organismos es incorrecto. Es un ejemplo concreto de que la evolución puede producir nuevas funciones a partir del material genético preexistente sin causar la pérdida total de una función preexistente ni otros grandes trastornos del funcionamiento general del organismo.
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En resumen, ¿cuál es el problema con los argumentos de "diseño inteligente"? Todo. Parten de un montón de supuestos incorrectos (especialmente que existe una "complejidad irreducible" absoluta en ciertos niveles de organización de la materia); y ni siquiera entienden cómo opera la evolución.
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NOTAS:
* Como punto secundario, en este ejemplo encontramos que los genes reguladores de "encendido y apagado" efectivamente existen en los sistemas subcelulares. En una entrega anterior hablamos de la ridícula idea de Michael Behe de que un diseñador inteligente empacó en las primeras células (hace miles de millones de años) TODA la información genética y los procesos bioquímicos que necesitarían TODAS las especies futuras , y que permanecieron "apagados" por millones de años por el efecto de un gen regulador. Lo absurdo de esa idea es que esos genes reguladores y los procesos bioquímicos que encienden y apagan no pueden permanecer intactos por tanto tiempo pues sufren mutaciones y otras modificaciones evolutivas cuando los individuos se reproducen y las poblaciones evolucionan.