Cuanto más avanza la ciencia, más desafortunado parece Darwin.

En mi libro de 2019, Darwin Devolves, mostré que la mutación aleatoria y la selección natural son poderosas fuerzas involutivas. Es decir, conducen rápidamente a la pérdida de información genética. La razón es que, en muchas circunstancias ambientales, la suerte de una especie puede mejorarse más rápidamente al romper o embotar genes preexistentes. Para transmitir el punto, utilicé una analogía con una forma rápida de mejorar el consumo de gasolina de un automóvil: quitar el capó, tirar las puertas, deshacerse del exceso de peso. Eso ayudará al coche a llegar más lejos, pero también reduce el número de características del coche. Y seguro que no explica cómo alguna de esas partes ahora desechadas llegaron allí en primer lugar.

El punto del asunto

Lo mismo ocurre con la biología. Las mutaciones útiles que llegan más rápidamente tienen muchas más probabilidades de degradar las características genéticas que de construir otras nuevas. La ilustración destacada en Darwin Devolves fue el oso polar, que ha acumulado una serie de mutaciones beneficiosas desde que se separó del oso pardo hace unos cientos de miles de años. Sin embargo, la gran mayoría de esas mutaciones beneficiosas fueron degradativas: rompieron o dañaron genes preexistentes. Por ejemplo, se dañó un gen involucrado en la pigmentación del pelaje, lo que hizo que la bestia se volviera blanca, lo que ayudó; otro gen involucrado en el metabolismo de las grasas se degradó, lo que permitió que el animal consumiera mucha grasa de foca, su principal alimento en el Ártico, lo que también ayudó. Esas mutaciones fueron buenas para la especie en ese momento: mejoraron sus posibilidades de supervivencia. Pero las mutaciones degradativas no explican cómo llegaron allí los genes funcionales en primer lugar. Peor aún, la quema incesante de información genética para adaptarse a un entorno cambiante hará que una especie sea evolutivamente frágil y más propensa a la extinción. El resultado final: aunque la mutación aleatoria y la selección natural ayudan a una especie a adaptarse, los procesos darwinianos no pueden explicar los orígenes de sistemas biológicos sofisticados.

En Darwin Devolves, también mencioné el trabajo sobre el ADN extraído de cadáveres congelados de mamuts lanudos que mostraban una involución: “Se demostró que 26 genes estaban seriamente degradados, muchos de los cuales (como en el caso del oso polar) estaban involucrados en el metabolismo de las grasas, crítico en el clima extremadamente frío, entornos por los que vagaba el mamut”. Resulta que fue una subestimación. Un nuevo artículo1 que ha secuenciado el ADN de varios restos de mamuts lanudos dice que el número real es más del triple: 87 genes rotos en comparación con sus parientes elefantes. Los autores escriben sobre las ventajas proporcionadas por los genes destruidos (las referencias se omiten para mejorar la legibilidad):

Las pérdidas de genes como consecuencia de indeles y deleciones pueden ser adaptativas y múltiples estudios de casos que investigan el destino de tales variantes han descubierto asociaciones entre la pérdida de genes y fenotipos de mamíferos bajo selección positiva. En los experimentos de selección de laboratorio, la pérdida de genes es una causa frecuente de adaptaciones a diversas condiciones ambientales. Dado que nos enfocamos en esos indeles y grandes deleciones que se fijan entre los mamuts lanudos, la mayoría de estas variantes que alteran las proteínas probablemente transmitieron efectos adaptativos y pueden haber estado bajo selección positiva en algún momento durante la evolución del mamut. No encontramos funciones biológicas específicas sobrerrepresentadas entre estos genes (ver métodos), pero muchos de los genes afectados están relacionados con fenotipos específicos de mamut conocidos, como la grasa corporal total y la distribución de grasa (EPM2A, RDH16 y SEC31B), crecimiento del pelaje y forma y tamaño del folículo piloso (CD34, DROSHA y TP63), morfología esquelética (CD44, ANO5 y HSPG2), morfología del oído (ILDR1 y CHRD) y temperatura corporal (CES2). Además, encontramos varios genes asociados con el tamaño del cuerpo (ZBTB20, CIZ1 y TTN), que podrían haber estado involucrados en la disminución del tamaño de los mamuts lanudos durante el Pleistoceno tardío.

Hay mucho más que eso

El punto es que estas pérdidas de genes no son espectáculos secundarios: son los eventos que transformaron a un elefante en un mamut, que adaptaron al animal a su entorno cambiante. Un trabajo bien hecho, sí, pero ahora esos genes se han ido para siempre, no están disponibles para ayudar con el próximo cambio de entorno. Quizás eso contribuyó a la eventual extinción del mamut.

Como se mencionó anteriormente, los gigantescos autores señalan que las pérdidas de genes pueden ser adaptativas y citaron un artículo que no había visto antes. Lo revisé y es un maravilloso estudio de laboratorio sobre la evolución de la levadura.2 Helsen et al. (2020) utilizaron una colección de cepas de levadura en las que se había eliminado uno de cada gen diferente en el genoma. Cultivaron la levadura eliminada en un ambiente estresante y observaron cómo evolucionaban los microbios para manejarla. Muchas de las cepas de levadura, con diferentes genes inicialmente eliminados, se recuperaron y algunas incluso superaron la aptitud de la levadura de tipo salvaje en las circunstancias. Los autores enfatizaron el hecho de la recuperación evolutiva. Sin embargo, también establecieron claramente (pero no parecen haber notado la importancia del hecho) que todas las cepas se recuperaron al romper otros genes, los que habían estado intactos al comienzo del experimento. Ninguno construyó nada nuevo, todos involucionaron.

Es evidente…

Eso no es una sorpresa. Al menos en retrospectiva, es fácil ver que la involución debe ocurrir, por la sencilla razón de que las mutaciones degradantes útiles son más abundantes que las constructivas útiles y, por lo tanto, llegan más rápido para que la selección natural se multiplique. Los resultados más recientes relatados aquí simplemente acumulan más evidencia que la reunida en Darwin Devolves que muestra que el mecanismo de Darwin es poderosamente involutivo. Esa simple realización explica claramente los resultados que van desde el comportamiento evolutivo de la levadura en un cómodo laboratorio moderno, hasta la especiación de la megafauna en la naturaleza cruda hace millones de años, y casi con seguridad todo lo demás.

Notas

  1. Van der Valk, Tom, et al. 2022. Evolutionary consequences of genomic deletions and insertions in the woolly mammoth genome. iScience 25, 104826.
  2. Helsen, J. et al. 2020. Gene loss predictably drives evolutionary adaptation. Molecular Biology and Evolution 37, 2989–3002.

Artículo publicado originalmente en inglés por Michael Behe Ph.D. en Evolution News and Science Today