Joshua Swamidass, profesor asistente en el Departamento de Patología e Inmunología de la Universidad de Washington, ha respondido a un artículo de Evolution News sobre la evolución de las ballenas. El artículo original concluyó:

No encontramos el «patrón» que predice la evolución «debería encontrarse en el registro fósil en ciertos momentos». Por el contrario, encontramos que las ballenas verdaderamente acuáticas aparecen abruptamente e incluso si aceptamos algunos de los fósiles como «intermedios» entre los mamíferos ballena y terrestre, no hay tiempo suficiente para que evolucionen las complejas adaptaciones necesarias para el estilo de vida totalmente acuático de las ballenas. Cualquiera que sea la explicación correcta para el origen de las ballenas, los mecanismos evolutivos no guiados no son la respuesta.

Swamidass escribe:

Al observar esta progresión [de cráneos] descubrimos un hecho sorprendente. Asombrosamente, las ballenas tienen el mismo plan corporal que un mamífero terrestre. Es el mismo plan corporal, con varias formas intermedias. Al observar varias características (por ejemplo, orejas, densidad ósea, dientes), podemos ver esta transición maravillosamente. Mira cómo podemos ver cómo las fosas nasales se mueven lentamente hacia la parte superior de la cabeza …

Sí es hermoso. Uno adaptado para la tierra, otro para el agua, y uno es intermedio. Pero ten cuidado; nada se mueve realmente en esas imágenes. Cualquier transición está en la imaginación interpretativa del espectador.

Volviendo a la afirmación de que millones de años «no es suficiente». No hay análisis genéticos o matemáticos para respaldar esta conjetura. ¿Qué tipos de cambios genéticos se requieren para la evolución de las ballenas? ¿Qué tan probable o improbable es?

Considere un artículo publicado en PLOS Computational Biology,  “The Time Scale of Evolutionary Innovation”. Los autores exploran cuánto tiempo le tomará a la evolución realizar un cambio complejo y coordinado en una secuencia. Encuentran que la mutación sola sería poco diferente de crear una secuencia completamente nueva cada vez usando letras aleatorias, pero que si la selección natural está actuando para «regenerar» la secuencia original, y si la secuencia original está cerca del objetivo, entonces la evolución es mucho más probable que haga la transición. Esto debería ser sentido común, creo. Nótese el resultado central: una secuencia de longitud L que requiere solo k cambios coordinados específicos requerirá Lk + 1 prueba. Describen esto como «polinomio» porque es polinomial en L pero es exponencial en k.

Lo que esto significa es que si se necesitan 100 generaciones para que ocurra una mutación específica, tomará (al menos) 10 mil generaciones para que ocurra un conjunto específico de 2 mutaciones, y 100 millones de generaciones para que ocurra un conjunto específico de 4 mutaciones . En longitudes de generación humanas que serían 2 mil millones de años. Dos mil millones de años, para una «innovación» de 4 letras. Eso pone un límite en el tipo de magia que podemos esperar de la evolución. Este problema básico se ve muy exacerbado por los efectos genéticos de la población; cada mutación no solo debe ocurrir, debe ser fija o al menos estar bien establecida en la población, y no hay selección para ayudar hasta que obtenga la última mutación en el conjunto.

Ahora considere las mutaciones que realmente han ocurrido en humanos en la historia humana reciente. Algunos han sido interesantes, incluidos los ajustes significativos al melanismo y la digestión de la leche, pero ninguno de ellos es espectacular (sin X-Men) y ciertamente ninguno ha construido nuevos sistemas bioquímicos o una nueva morfología saludable. El problema de los tiempos de espera nos informa que todas las mutaciones en la historia de la especie humana deben haber sido similarmente banales. Piense en eso por un momento. ¿Estás sorprendido? Deberías estarlo si crees que evolucionamos a partir de algo así como un simio. La evolución tiene que funcionar un paso a la vez. No puede hacer el tipo de magia coordinada compleja que puede hacer un diseñador o ingeniero humano. Si crees que los humanos evolucionaron, tienes que creer que puede suceder sin ningún cambio coordinado complejo (en este contexto complejo significa solo 4 o más letras específicas al mismo tiempo, no 4 nuevas proteínas). De hecho, el carácter exponencial del problema de los tiempos de espera nos dice que toda la evolución debe haber sido similarmente limitada, desde la explosión cámbrica. A su vez, eso plantea la pregunta de cómo pudieron haber ocurrido las innovaciones radicales de la explosión del Cámbrico.

De un Batimóvil a un Submarino Amarillo

El artículo de Evolution News argumentó que para que un mamífero terrestre se convierta en una ballena, o un Batimóvil para convertirse en un submarino amarillo, requeriría múltiples cambios coordinados. Para muchas personas, esta sería una suposición trivial y de sentido común, incluso sin los detalles dados en el artículo. Sin embargo, citando otro artículo, «La evolución molecular rastrea las transiciones macroevolucionarias en Cetacea», Swamidass responde:

Es notable cómo muchos de los cambios requeridos para la evolución de las ballenas son causados ​​por la pérdida de mutaciones funcionales (que terminan causando «pseudogenes»), o pequeños ajustes a las proteínas. Esta es una de las grandes sorpresas de la evolución de los mamíferos. Se pueden realizar grandes cambios con ajustes al código genético. Los ojos se adaptan a la visión subacuática al perder un gen de la rodopsina. Los miembros posteriores se pierden con la pérdida de un gen homeobox. Las papilas gustativas se pierden cuando se pierden dos genes. Los receptores de olor se pierden casi por completo en la mayoría de las especies también. En todos estos casos, vemos remanentes de los genes rotos, y en muchos casos los detalles de cómo estas pérdidas aumentan la función son bien entendidos.

Esto es todo verdad Es cierto que la eficiencia general se puede aumentar al perder componentes funcionales no utilizados. En una vista de diseño, tiene sentido desactivar cosas que no se están utilizando. A menudo, esto no necesita más que un simple interruptor, y este tampoco es un gran desafío para la evolución. Por otro lado, ¿por qué la pérdida aleatoria de información haría un plan corporal funcional? Los investigadores han creado ratones sin patas al noquear un gen Hox, en un esfuerzo por comprender las serpientes, pero los ratones resultantes estaban simplemente paralizados y no podían aparearse. Además, tenga en cuenta que en algún momento la evolución tiene que explicar el origen de todas las proteínas, los genes Hox, así como las rodopsinas y los receptores que se han perdido, y eso es bastante más difícil. Un proceso evolutivo que no crea nada nuevo pronto se quedará sin proteínas de otros organismos para tomar prestado.

Sorprendentemente, no parece que se necesiten nuevas enzimas o genes de novo en la evolución de las ballenas. Parece que los pequeños ajustes a las proteínas existentes, o la pérdida o alteración de la función de los genes existentes, explican los cambios que vemos en este punto.

Es cierto, ese no es el lugar donde se encuentra el desafío a la evolución de las ballenas. Pero ¿por qué es extraordinario no ver genes nuevos? Resulta que una gran cantidad de genes son taxonómicamente restringidos o genes ORFan. Eso significa que aparecen sin historia evolutiva en las ramitas y hojas del árbol de la vida. Además, algunos incluso resultan ser esenciales, lo que sería muy extraño si se han agregado por última vez a la evolución. La existencia de estos genes es un problema común en otras partes de la historia evolutiva, aunque parece no ser relevante para las ballenas. Los genes que codifican proteínas son difíciles de explicar cuando aparecen de novo; consulte las investigaciones de Douglas Axe.

Además, no parece haber ninguna razón para que una gran cantidad de estos cambios deba suceder al mismo tiempo. Aparecen gradualmente en el árbol, y no está claro en absoluto por qué tendrían que ser «coordinados». No parece que necesiten ocurrir en el mismo lugar y tiempo para ser útiles. Por lo tanto, esto no hace que estas transiciones sean poco probables.

Aquí es donde tenemos que estar en desacuerdo. Algunos de los cambios enumerados pueden ser independientes, pequeños y fáciles, pero también hay algunos bastante complejos y masivos que parecen necesitar coordinación. Por ejemplo, perder el esmalte dental no hace la barba de las ballenas. Por otro lado, los testículos de ballenas están dentro del cuerpo. En sí mismo, esto parece ser un cambio trivial, y tiene un buen sentido de diseño en términos de racionalización. Es decir, hasta que intente implementarlo, y descubra que los testículos de los mamíferos se vuelven infértiles si se mantienen demasiado calientes, por lo que ahora necesita un sistema de enfriamiento, o bien un rediseño del sistema reproductivo. Ya no es tan trivial. Y los cambios deben coordinarse. ¿Qué ventaja selectiva hay en un sistema de refrigeración? Ninguno a menos que tengas testículos allí. ¿Qué ventaja selectiva hay en los testículos internos? Ninguno, a menos que haya un sistema de enfriamiento allí. ¡Resulta que los delfines y las ballenas han adquirido misteriosamente un elaborado sistema de enfriamiento a contracorriente que mantiene a los testículos a la misma temperatura fría que sus aletas! Ese sistema no es trivial, y no va a evolucionar con solo una o dos mutaciones.

Una perspectiva de diseño

Teniendo esto en cuenta desde el punto de vista del diseño, y hablando como alguien con experiencia en diseño, va a ser difícil convencerme de que uno podría «evolucionar» un programa con una serie de cambios de una sola letra, eliminaciones y copias al azar, todo mientras continúa compilando y funcionando. La noción está en conflicto con nuestra experiencia de cómo los sistemas funcionales complejos realmente funcionan.

También hemos argumentado que las homoplasias constituyen evidencia de diseño común. Swamidass argumenta que esto puede explicarse por la evolución convergente.

Además, también vemos mutaciones convergentes entre ballenas, murciélagos (ecolocalización) y castores (adaptaciones de buceo a la sangre). Estas «homoplasias» son las raras excepciones al patrón de clado anidado de descendencia común, y son exactamente lo que esperamos en el proceso evolutivo, al igual que vemos mutaciones recurrentes en el cáncer y la evolución convergente en la variación de antígenos leucocitarios humanos [HLA]. Todo el mundo está de acuerdo en que la variación humana surge por procesos naturales, y que el cáncer surge por procesos naturales, sin embargo, aquí también vemos homeoplasias; esto es lo que esperamos de descenso común.

Pero otra forma de verlo es que los evolucionistas han adaptado sus expectativas en respuesta a la evidencia de que existen homoplasias. Conocen desde hace tiempo los rasgos de carácter que no se ajustan a la explicación darwiniana canónica de un árbol ramificado, y la evolución convergente ha sido propuesta como explicación, pero la verdad es que los autores del artículo original sobre murciélagos y ballenas encontraron este resultado particular «Sorprendente» y «notable». Desde mi propia experiencia, recuerdo haber tratado de persuadir a un evolucionista evangelista de que existen homoplasias moleculares entre especies extremadamente distantes, ¡y él no me creería! Trataré de explicar por qué.

Ahora, la evolución convergente puede suceder, pero realmente depende de las circunstancias particulares. La convergencia en cáncer y HLA es diferente de la convergencia entre murciélagos y delfines porque ambos implican tasas de mutación muy altas, junto con fuertes efectos de selección que actúan sobre cambios muy pequeños. En HLA, los cambios se concentran en una pequeña región del genoma. En el cáncer, la selección positiva fuerte actúa sobre las mutaciones que ayudan al cáncer, pero destruyen algunas funciones normales.

Una cosa es encontrar puntos débiles donde los autos tienden a romperse independientemente en el mismo lugar, o incluso cómo una rotura conduce a otra (por ejemplo, se daña primero y luego daña todo lo demás mientras se descontrola en la carretera). Sería bastante extraño si los automóviles adquirieran capacidades de navegación por sonido de forma independiente, y más aún si las actualizaciones de software fueran idénticas.

Imagine que asigna un ejercicio de codificación a los estudiantes de ciencias de la computación. Es muy posible que dos estudiantes obtengan aproximadamente la misma solución, ya que es probable que haya pocas soluciones buenas. Así es como se supone que la evolución convergente funciona. Sin embargo, ¿qué pasaría si tuvieran no solo la misma solución general, sino también un código idéntico? O imagínese que dos estudiantes de historia escriben un ensayo sobre las causas de la Primera Guerra Mundial. Es posible que lleguen a la misma conclusión. Pero si ve una prosa idéntica, debe sospechar de plagio: sugiere que el texto o el código se diseñaron una vez y luego se usaron varias veces.

Y es por eso que mi amigo no me creyó; porque no creía que las secuencias de codificación convergieran. Es fácil imaginar, si la evolución pudiera encontrar soluciones complejas, que podría encontrar algo similar otra vez, pero es mucho más difícil imaginar que la evolución convergería en el mismo código, ya que se supone que las mutaciones que lo escriben son aleatorias, especialmente si el código ha estado divergiendo durante algún tiempo. Sin embargo, ahora que hemos encontrado que hay homoplasias moleculares a gran distancia taxonómica, los creyentes comprometidos con la evolución se sorprenden increiblemente: todo lo que significan, según ellos, es que debe haber una sola solución que funcione y la selección natural la encuentre siempre (mientras escuchas a Wagner). Esa es una teoría interesante, pero ¿puedes probarlo? Si la evolución de los rasgos complejos es tan predecible y confiable, parece que deberíamos poder configurarlo y verlo suceder.

Mientras tanto, ¿puedes escuchar a los estudiantes acusados ​​de plagio? Pero señor, ¡es la única solución! ¡Y ambos somos genios! Hmm. Si ambos son genios, espero su próxima tarea.

Hay una solución mucho más parsimoniosa: diseño común.

De cualquier manera, el problema más grande es que los cambios implicados en la adaptación de una plantilla genérica de mamífero en una ballena no son, por supuesto, cambios simples, independientes y de una sola letra. Parece obvio que se necesitarían múltiples cambios coordinados, y resulta que requeriría mucho más tiempo que millones de años.


Crédito de la foto: t4berlin, a través de Pixabay.

Artículo publicado originalmente en inglés por Andrew Jones