Cuando el libro de Michael Behe ​​Darwin Devolves salió el año pasado, los críticos se apresuraron a atacar. Skeptic Magazine escribió que «En Darwin Devolves, Michael Behe ​​continúa cavando más en el agujero que abrió hace 20 años con la Caja Negra de Darwin«. 3 Quarks Daily declaró que la tesis central de Behe ​​en el libro, «es un cebo de clics, el título del libro es engañoso y el argumento hace mucho tiempo que se ha refutado».

Esa tesis es lo que Behe ​​llama la «primera regla de la evolución adaptativa», a saber, que los procesos darwinianos tienden a «romper o embotar cualquier gen funcional cuya pérdida aumentaría el número de descendientes de una especie». Una revisión en la revista Science calificó los argumentos de Behe ​​como «quijotescos» y acusó de que «Hay muchos ejemplos de mutaciones con pérdida de función que son ventajosas, pero Behe ​​es selectivo en sus ejemplos», tanto que Behe ​​» tergiversa la teoría y evita la evidencia que lo desafía «.

Una respuesta en la revista Evolution decía lo siguiente:

Concisa, pegadiza y práctica, la Primera regla de Behe ​​ofrece un fragmento de sonido de calidad, pero es demasiado simplista y no veraz con los datos. Darwin Devolves enfatiza demasiado las mutaciones de pérdida de función y descarta los ejemplos compensatorios como nada más que un «espectáculo secundario».

Puede encontrar muchas respuestas a los críticos aquí, pero aún así vale la pena volver a examinar algunas preguntas relevantes: ¿Behe engañó a los lectores al enfatizar la importancia de las mutaciones con pérdida de función? ¿Behe tergiversó la teoría de la evolución e ignoró la evidencia al afirmar que las adaptaciones tienden a involucrar mutaciones degradantes? ¿Behe se metió en un agujero al afirmar que las mutaciones constructivas son menos comunes que las que rompen o disminuyen las funciones? Si un nuevo artículo Current Biology significa algo, los críticos no solo son groseros, sino que están simplemente equivocados:

En la evolución experimental de laboratorio de nuevos fenotipos y la domesticación humana de cultivos, la mayoría de las mutaciones que conducen a la adaptación son mutaciones de pérdida de función que deterioran o eliminan la función de genes en lugar de mutaciones de ganancia de función que aumentan o alterar cualitativamente la función de las proteínas. Aquí, especulo que el acceso más fácil a las mutaciones con pérdida de función las ha llevado a desempeñar un papel importante en las radiaciones adaptativas que ocurren cuando las poblaciones tienen acceso a muchos nichos ecológicos desocupados.

─ANDREW W. MURRAY, «¿PUEDEN LAS MUTACIONES INACTIVADORAS DE GENES CONDUCIR A LA NOVEDAD EVOLUCIONARIA?» BIOLOGÍA ACTUAL, 30 (10); R465-R471; ÉNFASIS AÑADIDO.

La importancia de la pérdida de función

El autor, Andrew Murray, es profesor de genética molecular en Harvard. Da todos los indicios de que es un biólogo evolutivo típico que cree que los mecanismos materiales no guiados pueden producir toda la diversidad de la vida. Pero al igual que Behe, reconoce que la pérdida de función es muy importante para el proceso evolutivo:

Mi hipótesis guía es que una fracción significativa de la novedad evolutiva ha sido producida por mutaciones que reducen o eliminan la función de los genes.

También al igual que Behe, Murray sabe lo que dicen los datos. Revisa múltiples ejemplos en los que la evolución darwiniana procedió a través de mutaciones que causaron pérdida o degradación, en lugar de ganancia o mejora, de función. Después de predecir que cuando “hay la misma cantidad de genes donde las mutaciones de pérdida de función mejoran la aptitud (es decir, son perjudiciales para el producto proteico del gen pero beneficiosas para el organismo) como la cantidad de genes que son objetivos para la ganancia de mutaciones de función y ambas clases de mutaciones confieren aumentos de aptitud similares, las mutaciones de pérdida de función dominarán la respuesta inicial a la selección ”, observa que esta hipótesis está respaldada por datos empíricos:

Dos formas de novedad evolutiva apoyan las inferencias de estos cálculos: la evolución de laboratorio y la domesticación agrícola. Se han seleccionado una variedad de experimentos de laboratorio como novedad. Uno de los primeros experimentos de este tipo expuso una especie bacteriana, Pseudomonas fluorescens, a un medio líquido sin agitar, en lugar del tradicional matraz agitado. En respuesta, aparecieron dos nuevos fenotipos, los clones que formaban esteras en la superficie del medio y los que formaban agregados en el fondo del matraz, ambos fenotipos causados ​​por mutaciones de pérdida de función. Experimentos posteriores llevaron a fenotipos aún más complejos y estos también estuvieron dominados por mutaciones de pérdida de función. En la levadura en ciernes, se han desarrollado experimentalmente dos fenotipos nuevos: multicelularidad y un oscilador circadiano. En ambos casos, la mayoría de las mutaciones que se combinaron para producir los nuevos fenotipos fueron mutaciones con pérdida de función. Para que las poblaciones que evolucionaron multicelularidad proliferaran con éxito en concentraciones bajas de sacarosa, cuatro funciones biológicas diferentes se alteraron por mutaciones de pérdida de función: la red transcripcional que induce la división de la pared celular compartida que mantiene unidas a madres e hijas después de la citocinesis, represión por catabolitos – el módulo funcional que reprime el metabolismo de otras fuentes de carbono cuando las células se cultivan en glucosa: el complejo mediador transcripcional y un módulo que reprime el crecimiento y la división celular en respuesta a la falta de carbono.

Además, observa que el análisis genético de los cultivos de maíz domesticados a menudo difiere mucho de sus ancestros silvestres, pero estas diferencias son en gran parte el resultado de mutaciones de pérdida de función:

El análisis genético de cruces entre aislamientos agrícolas y ancestrales ha identificado muchas de las mutaciones que dieron lugar a los cultivos [de maíz] actuales. De las que se han caracterizado en detalle, más de la mitad son mutaciones con pérdida de función; En una lista de 60 genes candidatos involucrados en la domesticación de 14 cultivos diferentes, 38 de los genes tienen alelos que están anotados como mutaciones con pérdida de función o tienen una alta probabilidad de dañar la función del gen (cambios de marco y codones de parada prematuros ).

«Impulsores» de la evolución humana

Pero no son solo los organismos seleccionados artificialmente como el maíz los que han experimentado mutaciones degenerativas. Murray encuentra que las mutaciones con pérdida de función han sido «impulsores» de la evolución en humanos:

La evolución de los humanos también ofrece apoyo a las mutaciones con pérdida de función como impulsores de la evolución. En 1999, una revisión pionera argumentó que en muchos organismos, es probable que las mutaciones con pérdida de función hayan sido impulsores de la evolución a medida que las poblaciones se desplazaban de un entorno a otro. Por ejemplo, una mutación humana con pérdida de función en el promotor de un quimiorreceptor de glóbulos rojos, DARC, protege contra la malaria causada por Plasmodium vivax. Un segundo ejemplo, también supuestamente impulsado por la selección impuesta por la malaria, es la pérdida de función en CMAH, un gen cuyo producto produce un derivado del ácido siálico. Un análisis exhaustivo identificó 80 genes humanos que tienen mutaciones inactivadoras en humanos pero están intactos en chimpancés y propuso que al menos una de estas mutaciones, en el gen CASPASE12, fue seleccionada porque confería supervivencia después de la sepsis.

Nuevo nicho para un monstruo esperanzador

Para que no piense que Murray cree que ocurren mutaciones de pérdida de función pero que son meras curiosidades sin importancia en la historia evolutiva, continúa proponiendo que estos podrían ser los mismos mecanismos detrás de las radiaciones adaptativas donde nuevos tipos de organismos evolucionan rápidamente para llenar nichos vacíos. En su modelo, las mutaciones con pérdida de función ocurren más fácilmente que las mutaciones con ganancia de función. Por lo tanto, pueden permitir que surjan «monstruos esperanzados», permitiendo potencialmente que esos organismos ocupen un nuevo nicho. Normalmente, estos mutantes son superados por otros organismos que ya llenan el nicho. Sin embargo, si el nicho está vacío, el organismo puede persistir y sufrir más mutaciones para especializarse dentro del nicho.

Murray admite que aún no se sabe si la evidencia respalda esta hipótesis. Pero observa que las mutaciones de pérdida de función impulsaron la diversificación en algunas poblaciones de cíclidos africanos:

Otra radiación bien estudiada ha producido alrededor de 1200 especies de cíclidos en los lagos del rift de África Oriental, con una extraordinaria variedad de morfologías, comportamientos y coloraciones, y en esta radiación, son posibles los cruces entre especies. En tres lagos, Victoria, Malawi y Tanganyika, han surgido franjas horizontales oscuras, y en los tres casos esto se debe a la expresión reducida del péptido 2 relacionado con agutí (agrp2), que codifica un péptido que controla la distribución del pigmento. Aunque las mutaciones responsables de la expresión reducida difieren entre los diferentes lagos, en el lago más joven, Victoria, la mutación causante es una mutación de pérdida de función en un potenciador de agrp2.

Incluso Michael Behe ​​estaría de acuerdo en que tales taxones inferiores pueden diversificarse mediante mutaciones degradantes. Como escribe en Darwin Devolves, «las mutaciones degradativas pueden ayudar a los organismos a adaptarse y, en el proceso, a veces pueden cambiarlos a nuevas categorías menores de género y especie». (pág.160)

Objeciones al modelo

Murray es consciente de varias objeciones a su modelo. Por ejemplo, señala que algunos temen que «matar genes podría ser beneficioso a corto plazo e incluso visible en poblaciones naturales, pero ¿deberíamos preocuparnos de que si la evolución continúa haciéndolo no quedarán genes?» La objeción es razonable y la respuesta de Murray no es del todo convincente. Sostiene que las mutaciones degradativas pueden eventualmente revertirse, pero esto violaría la Ley de Dollo, un postulado muy antiguo en biología evolutiva que sostiene que la evolución no es reversible. En Darwin Devolves, Michael Behe ​​explica que la evidencia sugiere que la Ley de Dollo es aplicable incluso a nivel molecular:

En 2009, el grupo de Joseph Thornton se propuso explorar si algo como la ley de Dollo se aplicaba a los receptores de esteroides. Habiendo demostrado en 2006 que el receptor de esteroides ancestrales reconstruido podría cambiarse por unas pocas mutaciones en uno debilitado que consideraban más similar al receptor de GR moderno (como se discutió anteriormente), el laboratorio de Thornton decidió investigar el problema inverso si, comenzando desde el moderno Receptor de GR (que se une a un solo tipo de esteroide), una vía conducente a la evolución darwiniana podría encontrarse de regreso al ancestral (que une varios tipos, incluido el ligado por el GR moderno). Como analogía, si mostramos que una barra de metal se puede convertir en un martillo mediante una serie de pasos beneficiosos, ¿se puede convertir un martillo en una barra simple de la misma manera?

Después de mucho trabajo impresionante técnicamente difícil, su respuesta fue no. El receptor de GR moderno está atascado donde está. No puede volver a casa, al menos no con una probabilidad razonable mediante un proceso darwiniano. La razón es que el receptor moderno ha acumulado una serie de otros cambios del antiguo, algunos seleccionados positivamente para ayudar a su función, otros aparentemente neutrales.6 Sería necesario revertirlos para recuperar la función anterior, pero cambiarlos individualmente, uno a la vez, como requiere el darwinismo, no ayuda o daña activamente, por lo que no se esperaría que la selección natural los favoreciera. Los autores concluyen que «la probabilidad de que todas [las mutaciones necesarias ocurran] en combinación sería prácticamente cero».

Aunque el suyo es el primer estudio con la profundidad necesaria para abordar la cuestión de la reversibilidad de la evolución molecular de las proteínas, confían en que los resultados serán bastante generales, es decir, la mayoría de las proteínas quedarán atrapadas en sus funciones actuales. De hecho, predicen que el trabajo futuro «respaldará una versión molecular de la ley de Dollo». Es decir, «a medida que avanza la evolución, los cambios en las relaciones estructura-función de las proteínas se vuelven cada vez más difíciles de revertir».

DARWIN DEVOLVE, Pag. 208-209

Si este argumento es correcto, entonces es poco probable que los genes inactivados o degradados puedan restaurarse incluso si un organismo, afortunadamente, encuentra un nicho vacío para prosperar.

Una segunda solución

Murray luego propone una segunda solución. Él cita la idea evolutiva estándar de que «los genes pueden producirse y destruirse, tanto por duplicación y divergencia como por la aparición de secuencias codificantes a partir de ADN no codificante». Incluso si este mecanismo es viable para generar nuevos genes, debe garantizarse que se puedan crear nuevos genes funcionales a un ritmo más rápido de lo que se destruyen. Pero Behe nos da buenas razones para entender por qué la duplicación de genes no es un mecanismo eficiente para generar nuevos genes:

Hasta ahora, la suposición alegre era que la adquisición de nuevas habilidades significativas por la divergencia de genes duplicados a través de mutaciones aleatorias y selección natural no era problemática. Sin embargo, el trabajo de Thornton que demuestra las graves dificultades con transformaciones, incluso comparativamente simples, al menos mediante un mecanismo darwiniano, plantea serias dudas sobre si las otras, incluso las más familiares, podrían haberse desarrollado de esa manera.

Como solo un ejemplo, se cree universalmente que las cadenas alfa y beta de la hemoglobina surgieron en un pasado distante a partir de un precursor similar a la mioglobina por duplicación y divergencia de genes. De hecho, hace más de veinte años, en La caja negra de Darwin, yo mismo los señalé como ejemplos de lo que probablemente podría hacer la evolución darwiniana. Ciertamente derivan de un gen común, pero si eso pudo haber sucedido mediante un proceso darwiniano, si una proteína comparativamente simple que se une al oxígeno podría sin dirección producir el sofisticado sistema de suministro de oxígeno que es la hemoglobina, es ahora una cuestión abierta …

Sin embargo, siempre que se necesitaran múltiples sustituciones de aminoácidos u otras mutaciones para conferir una actividad sustancialmente diferente a una proteína duplicada, ya no se puede suponer alegremente que la transición fue navegada por procesos evolutivos darwinianos.

DARWIN DEVOLVE, Pag. 213-215

A pesar del hecho de que Behe ​​discutió y criticó directamente la duplicación de genes en su libro, en una revisión de Darwin Devolves en el Washington Post, Jerry Coyne afirmó falsamente que Behe ​​»ignora» mecanismos como la duplicación de genes:

Behe ofrece selectivamente un puñado de ejemplos en los que las mutaciones han producido genes rotos que, no obstante, son útiles, pero simplemente ignora la gran cantidad de mutaciones adaptativas que no inactivan genes. Estos incluyen duplicaciones, en las que un gen se copia accidentalmente dos veces, con copias divergentes de maneras útiles (así es como los primates adquirieron nuestra visión tricolor, así como diferentes formas de hemoglobina).

La acusación de que Behe ​​ignoró los contraargumentos es evidentemente falsa, pensó que era un tema común entre los críticos de su libro. En este caso, Behe ​​menciona específicamente el origen de diferentes genes de hemoglobina por duplicación de genes, ¡el mismo contraejemplo que Coyne afirma que Behe ​​»ignora»!

Los defensores del DI no estarían en desacuerdo

Quizás sin querer, el artículo de Murray implica un contraargumento. Explica que la mera duplicación de genes por sí sola no representa novedad:

En la evolución molecular, la aparición de un motor rotatorio, ya sea como ATP sintasa o como motor flagelar, fue claramente novedoso, mientras que la mayoría estaría de acuerdo en que la duplicación y divergencia de genes que produjeron múltiples ciclinas mitóticas parálogas en hongos y animales no lo fue.

Esa es una oración de lo más curiosa, curiosa no porque sea en gran parte correcta, sino curiosa porque es muy correcta. No hay razón para creer que Murray apoya el Diseño Inteligente. De hecho, del resto del artículo no hay duda de que él cree que los mecanismos evolutivos ciegos por sí solos pueden hacer el trabajo. Pero la afirmación de Murray aquí es exactamente lo que dirían los defensores del DI: la novedad evolutiva requiere explicar cómo llegan a existir sistemas completos, y citar la duplicación de genes por sí sola no equivale a explicar la novedad evolutiva. Como ha argumentado este blog en el pasado, la duplicación de genes no aporta nada nuevo; solo te da más de algo que ya tenías.

Murray ofrece esta conclusión: «He argumentado que las mutaciones con pérdida de función pueden haber jugado un papel importante en la evolución de la novedad». No cita a Michael Behe, y no hay pruebas de que haya obtenido ideas al leer Darwin Devolves. Probablemente no esté de acuerdo con Behe ​​sobre la eficacia de mecanismos como la duplicación de genes para generar nuevos genes, así como con el apoyo de Behe ​​al Diseño Inteligente. Lo más interesante aquí son los puntos de acuerdo, es decir, la hipótesis de que las mutaciones degradativas son muy comunes en el proceso evolutivo y pueden incluso predominar entre las características adaptativas.

Así que esta es una buena noticia: los biólogos evolucionistas convencionales están llegando independientemente a conclusiones muy similares a la tesis central de Behe ​​en Darwin Devolves, la que provocó la mayor ira de los críticos. A la luz del artículo de Murray en Current Biology, Mike Behe ​​parece estar justificado.

Artículo originalmente publicado en inglés por Casey Luskin Ph.D.