En febrero de este año, la revista Science publicó inesperadamente una crítica feroz previa a la publicación de Darwin Devolves,1 por Richard Lenski y dos coautores. Ya he publicado una
divertida respuesta,2 señalando la falta casi completa de respuesta al argumento principal del libro, pero había planeado decir más. Este post más extenso abordará los puntos que hacen, agrupados en cuatro temas: supuestos contra ejemplos que citan; viejos argumentos que ellos plantean; El propio trabajo de evolución de Lenski; Y una clara conclusión para ilustrar.

Para los lectores que no tienen tiempo de repasar completamente, aquí están las lecciones para llevar a casa:

  • Los contra-ejemplos a nivel genético citados por los revisores son descaradamente presuntuosos; los revisores simplemente hacen un gesto hacia los genes y asumen que fueron producidos y / o integrados en sistemas vivos mediante procesos aleatorios, pero ni los revisores ni nadie más han intentado demostrar que eso es posible;
  • Los contra-ejemplos a nivel de órgano citados por los revisores como producidos por procesos exaptivos son, de manera similar, una interrogante;
  • Las críticas a mis libros anteriores citados por los revisores presuponen lo que concluyen sin probarlo y / o se basaban en historias vagas e imaginativas;
  • Los revisores omiten o ignoran mis muchas respuestas detalladas a las críticas anteriores y a los documentos que los revisores mismos citan;
  • Como se señaló en mi publicación anterior, los revisores ni siquiera intentan lidiar con el argumento principal del libro, que las mutaciones degradativas beneficiosas superarán rápida, implacable e inevitablemente, a las mutaciones constructivas beneficiosas en cada momento y escala de la población.


Supuestos contraejemplos

  1. exaptación
    Los revisores mencionan dos formas en las que creen que la evolución podría generar novedades: la exaptación y la duplicación de genes. Primero me centraré en la exaptación. Los revisores escriben:

Falta de la discusión de Behe ​​es cualquier mención de exaptación, el proceso por el cual la naturaleza reorganiza las estructuras para una nueva función … Las plumas de las aves, las vejigas de gas de los peces y los osículos de los mamíferos tienen orígenes exagerados similares.

Por el contrario, en el Capítulo 3, «Síntesis de la evolución», que resume y critica tanto la teoría original de Darwin como el neodarwinismo, discuto directamente la invocación de exaptación de Ernst Mayr (que él llama «cambio de función»). Escribo:3

Sin embargo, ¿cómo surgen tales nuevas características biológicas elegantes? Dos formas generales en las que se han previsto que ocurran las novedades evolutivas, escribe Mayr, son mediante la «intensificación de la función» y el «cambio de función». En un cambio de función, una estructura que se usó para un propósito se adapta para servir a una función diferente ; por ejemplo, los pulmones pueden haberse convertido en vejigas [de gas] en peces. Este es un ejemplo de lo que ha sido llamado [por Mayr] el «principio de retoques».

Más tarde, castigo a Mayr por desligitimación irreflexiva . (El «principio de retoques», de hecho, no es exactamente el mismo estado epistémico que, digamos, las Leyes de Newton). Sin embargo, al igual que Mayr, los revisores ni siquiera intentan mostrar (o citar a nadie más que haya tratado de mostrar) que cualquiera de los órganos que mencionan puede ser producido incluso a partir de órganos preexistentes por un mecanismo darwiniano, o por cualquier mecanismo no inteligente accidental. A pesar de mi falta explícita de culpa de Mayr, los revisores mismos se entregan a la misma mano irreflexiva.

Y la desligitimación irreflexiva desciende rápidamente en espasmos opacos. En Darwin Devolves escribo que “el problema más difícil de la biología: cómo explicar el origen de las estructuras de la vida particulares, sofisticadas y funcionales”4 es invisible para la mayoría de los biólogos evolutivos. Los revisores ilustran mi punto con gusto:

La exaptación también desafía la noción de «devolución» de Behe ​​al demostrar que la pérdida de una función puede llevar a la ganancia de otra. Los antepasados ​​evolutivos de las ballenas perdieron su capacidad de caminar sobre la tierra cuando sus extremidades delanteras evolucionaron en aletas, por ejemplo, pero las aletas demostraron ser ventajosas a largo plazo.

En otras palabras, los revisores parecen «razonar», los antepasados ​​de las ballenas tenían patas, pero ahora las ballenas tienen aletas, por lo tanto, el cambio debe haber sido impulsado por la mutación aleatoria y la selección natural. ¿Nunca han escuchado la frase non sequitur? Por extraño que pueda parecer a las personas fuera del círculo encantado, a muchos biólogos darwinianos les resulta difícil distinguir la cuestión de lo que ocurrió en biología de la cuestión de cómo ocurrió. Los revisores no tienen en cuenta el hecho de que ni las piernas ni las aletas ni una transición entre ellas se han explicado nunca de manera no trivial. La pregunta clave del libro, si los cambios en la historia de la vida ocurrieron por aleatoridad o por diseño, les parece incomprensible.


2. duplicación de genes

Ahora para la duplicación de genes. Lenski y sus acompañantes notan que soy muy escéptico de que la duplicación de genes más la mutación aleatoria conduzca a innovaciones evolutivas significativas, es decir, a algo más que una ligera modificación de la función original del gen principal. Sin embargo, no mencionan que no siempre pensé de esa manera. En el libro, me refiero específicamente a que he cambiado de opinión acerca de si una vía evolutiva darwiniana puede conducir a través de la duplicación de genes desde un simple precursor similar a la mioglobina al sofisticado sistema de suministro de oxígeno que es la hemoglobina5. En 1996, escribí en La Caja Negra de Darwin. que pensé que podría En 1996, imaginé que la duplicación de genes más la mutación aleatoria / selección natural podría explicar los aumentos en la complejidad de ese grado.6 Sin embargo, debido a los avances que analizo en Darwin Devolves, ahora creo que no es así. ¿Por qué cambié de opinión? Los revisores no creen que los lectores necesiten escuchar nada de eso.

En cambio, para mostrar cuán equivocado estoy con respecto al papel de la duplicación de genes / mutación aleatoria / selección natural, apuntan a «evidencia abrumadora de que esto subyace a la visión tricromática en primates (8), olfato en mamíferos (9) e innovaciones de desarrollo en todos metazoos a través de la diversificación de los genes HOX (10). «Los artículos citados son de los años 1999, 2003 y 1998, respectivamente. Y, como diría cualquier persona con un conocimiento del tema, los artículos simplemente describen la aparición de los genes. Los autores de los artículos ni siquiera intentan argumentar, y mucho menos investigar experimentalmente, que la diversificación y la integración de los genes en funciones ligeramente diferentes podrían haber ocurrido a través de procesos ciegos darwinianos.

Los revisores también pudieron haber tomado mi propio ejemplo del libro y dijeron: «Todo el mundo sabe que los procesos darwinianos pueden producir hemoglobina compleja a partir de mioglobina más simple porque los genes de la mioglobina son similares a los genes de la hemoglobina» y hubiesen terminado. Al parecer, prefieren elegir sus propios ejemplos con los que plantear la pregunta.

La hemoglobina tiene capacidades de vinculaciones al oxígeno mucho más sofisticadas que la mioglobina. En contraste, los grupos de proteínas que los revisores citan – opsinas (para la visión), receptores olfativos (para el olfato) y proteínas Hox – hacen casi lo mismo que los demás: las opsinas absorben la luz, los receptores olfativos se unen a las moléculas odorantes, las proteínas Hox se unen al ADN. No tengo ninguna objeción a pensar que las proteínas dentro de esas clases separadas surgieron por duplicación de genes. En cuanto a la forma en que se pueden combinar con éxito en la biología de un organismo, esa es una pregunta aparte. Mi conjetura es que los nuevos receptores de olor y opsins podrían encajar por casualidad más selección. Las nuevas proteínas Hox serían mucho, mucho más difíciles.

No todos los tipos de proteínas tienen el mismo papel, así, nos guste o no, se deben hacer distinciones. En una sección del Capítulo 9 titulada «Evolución por duplicación de genes revisada» escribo:7

Todos, incluyéndome a mí, pensamos que sabíamos mucho más que antes. Sin embargo, ahora nadie debería cometer el error opuesto y llegar a la conclusión de que ningún mecanismo darwiniano clásico puede producir ningún desarrollo de la función de la proteína. Como mencioné en el Capítulo 6, una rodopsina de cíclidos aparentemente ha cambiado varias veces entre dos formas sensibles a diferentes longitudes de onda de la luz, y un estudio reciente de arrugas andinas descubrió una mutación puntual que hizo que su hemoglobina se uniera al oxígeno con mayor fuerza. Esos simples ejemplos similares son directos. Sin embargo, cada vez que se necesitaban 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. Algunos pueden haber sido, pero muchos otros no.

Los revisores parecen ser como la nueva especie de mono de la especie Aotus trivirgatus en un documento que citan8 que ha perdido un gen de opsina funcional, dejando a la especie con visión monocromática. Los monos solo pueden ver en blanco y negro, y los revisores solo pueden ver en mutación aleatoria y selección natural. Sin embargo, no existe una razón a priori para que la posibilidad no ocurra junto con el diseño y viceversa Aquellos que afirman que todo surgió finalmente por casualidad llevan la pesada carga de demostrar que eso es incluso factible. Ni los revisores ni ninguno de los documentos que citan, ni siquiera intentan hacerlo.

Peor aún, los revisores ni siquiera se detienen a considerar cómo los procesos degradativos que resalto en Darwin Devolves afectarían a cualquiera de sus escenarios imaginarios. La degradación de los genes es un orden de magnitud más rápido que los cambios constructivos. ¿Cualquier presión selectiva que, en teoría, podría mejorarse con la duplicación de genes, en primer lugar se reducirá con cambios degradativos más rápidos y numerosos? Si es así, es posible que no quede presión para seleccionar la mutación más lenta cuando finalmente llegue. Y cuando un gen se duplicara, ¿las mutaciones degradativas más rápidas eliminarán cualquier presión selectiva para cambiarlo más? En cada paso, las mutaciones degradativas más rápidas y más numerosas competirían ferozmente con cualquiera de los pasos ideados por los revisores. Sin embargo, parece que ni siquiera pueden entretener tales pensamientos.

3. Evolución dirigida en el laboratorio.

Lenski y sus co-autores citan un artículo sobre la evolución experimental: “Y en 2012, Andersson et al. mostró que las nuevas funciones pueden evolucionar rápidamente en un entorno adecuado (11). Behe no reconoce ninguno de estos estudios… «Resulta que revisé ese artículo9 poco después de publicado y publiqué mis comentarios en el sitio web de Discovery Institute. Los comentarios se encuentran fácilmente con unos pocos clics. Tanto para la diligencia debida.

Mi publicación en el documento se titula «Para atravezar un laberinto, tener una mente es útil«10. Resalta el hecho de que los investigadores guiaron activamente el sistema a través de baches y esquinas en los resultados deseados:

Las manipulaciones excepcionalmente inteligentes de los investigadores quedan relegadas a los materiales complementarios en línea. Leer una breve parte de la sección Materiales y métodos complementarios, titulada «Selección de mutantes HisA bifuncionales», es suficiente para ver lo absurdo de tomar los resultados como un modelo para la evolución darwiniana no dirigida …
• Eliminaron una enzima que el trabajo anterior mostró que probablemente podría ser reemplazada.
• Agregaron el nutriente de histidina necesario porque el trabajo anterior demostró que las mutaciones que confieren la capacidad de producir triptófano destruyen la capacidad de producir histidina.
• La histidina agregada habría interrumpido la producción de la proteína, por lo que eliminaron el elemento de control genético para mantenerla en producción.
• Más tarde, una vez que encontraron mutaciones para producir triptófano, eliminaron la histidina del medio para estimular la producción de mutaciones que restauran la síntesis de histidina.

No hace falta decir que no es así como funciona la naturaleza sin ayuda, a menos que la naturaleza guíe los eventos hacia una meta.

Sí, «Andersson et al. mostró que las nuevas funciones pueden evolucionar rápidamente en un entorno adecuado”, pero bajo la guía de un agente inteligente. Mientras escribo en Darwin Devolves, en su magnífico proyecto de evolución de 60,000 generaciones, Lenski descubrió la devastación causada por la mutación aleatoria, y la selección natural.

Permítanme enfatizar: al revisar un libro que aboga expresamente por el diseño inteligente, Lenski et al. Parece que no se puede distinguir entre los experimentos en los que los investigadores mantienen sus manos alejadas y los que los investigadores manipulan activamente un sistema. Quizás no puedan ver la diferencia.


Argumentos obsoletos, respuestas no leídas

Los revisores reciclan viejas críticas de mis libros anteriores que eran muy inadecuadas o irrelevantes (o ambas cosas) incluso cuando se publicaron por primera vez, y mucho menos hoy.

  1. Primera instancia:

Behe también ignora el hecho de que algunos de sus argumentos anteriores han sido desmantelados (2). Incluye un extenso apéndice que sostiene que la cascada de coagulación de la sangre es irreduciblemente compleja, por ejemplo, pero no menciona el esquema simple y elegante de Kenneth Miller para su evolución gradual (3)…

La cita de Lenski # 3 es una antología de la filosofía de la biología de 2009,11 que reprodujo un capítulo escrito por Miller originalmente para un libro de ensayos anterior (2004) publicado por Cambridge University Press llamado Debating Design[Debatiendo el diseño]12. El título del capítulo de Miller era «El flagelo desenredado,» que como su nombre implica se centró en el motor bacteriano externo; contenía solo una referencia pasajera a la coagulación sanguínea. Yo también contribuí con un capítulo al libro anterior13, que también se reprodujo en la antología anterior.14 Mi capítulo se tituló «Irreducible Complexity: Obstacle to Darwinian Evolution» [Complejidad irreducible: Obstáculo para la evolución darwiniana ]. En él defendí la cascada de coagulación sanguínea y el flagelo contra Objeciones darwinianas, incluidas las de molinero. Los revisores no vieron o optaron por ignorar mi capítulo. Permítame enfatizar: los revisores me critican por no discutir un artículo que Miller publicó en el mismo libro en el que respondí a sus objeciones con mi propio artículo.

En su libro de 1999, Finding Darwin’s God [Encontrando al Dios de Darwin],15 Miller escribió lo que uno podría llamar con gran caridad un «esquema» para la evolución de la coagulación de la sangre, pero era tan vago (entre una descripción de las modernas cascadas de coagulación en vertebrados e invertebrados, el verdadero » El esquema «comprendía un solo párrafo) hace que el» principio de retoques «de Ernst Mayr parezca un paradigma de rigor científico. Más tarde, Miller publicó en su propio sitio web16 algún material recortado de su libro que añadió más pasos infundados. Sin embargo, un estudiante graduado de Harvard publicó un escenario similar17, más claramente presentado para construir una cascada. Anteriormente, señalé los graves problemas de ese escenario hace veinte años.18 Los revisores no lo mencionan.

2. Segunda instancia:


… o el hecho de que se haya descubierto un gen de fibrinógeno progenitor en los equinodermos (4).

El investigador detrás de la referencia citada # 4 es un hombre llamado Russell Doolittle, un científico eminente, profesor de bioquímica ahora retirado de la Universidad de California en San Diego, y miembro de la Academia Nacional de Ciencias, que pasó la mayor parte de sus 50 años de carrera trabajando en la cascada de coagulación sanguínea. Discutí su trabajo en la Caja Negra de Darwin en 1996,19 y argumenté que la cascada es de hecho irreductiblemente compleja. En el apéndice de Darwin Devolves,20 relato un incidente de 1997 donde escribió un ensayo en el Boston Review publicado por el MIT para refutarme. En el ensayo describió triunfalmente un trabajo experimental reciente realizado por otros investigadores:21

Recientemente, el gen para el plaminógeno [sic – plasminógeno es una proteína que ayuda a eliminar los coágulos de sangre después de que la herida se haya curado] se eliminó de los ratones y, como era de esperar, esos ratones tuvieron complicaciones trombóticas porque los coágulos de fibrina no pudieron eliminarse. No mucho después, los mismos trabajadores eliminaron el gen del fibrinógeno [el fibrinógeno suministra el material de construcción de proteínas para la estructura del coágulo de malla] en otra línea de ratones. De nuevo, como era de esperar, estos ratones estaban enfermos, aunque en este caso el problema era la hemorragia. ¿Y qué crees que sucedió cuando se cruzaron estas dos líneas de ratones? ¡Para todos los propósitos prácticos, los ratones que carecen de ambos genes eran normales! Contrariamente a las afirmaciones sobre la complejidad irreducible, el conjunto completo de proteínas no es necesario. La música y la armonía pueden surgir de una orquesta más pequeña.

Pero resulta que Doolittle leyó mal el papel que estaba discutiendo.22 De hecho, los ratones que le faltan las dos proteínas en cascada están muy enfermos: su sangre no se coagula; ellos sangran. Las hembras mueren durante el embarazo. Los intermediarios evolutivos prometedores no son. Por favor, lea Darwin Devolves para los detalles. Aquí voy a hacer sólo dos puntos cortos. 1) Russell Doolittle es un gran experto en coagulación sanguínea y evolución. Sin embargo, podemos ver rápidamente de su error, señalando un artículo sobre ratones moribundos, que no sabe cómo la coagulación de la sangre podría haber evolucionado por un proceso darwiniano. (Si lo supiera, podría haber citado fácilmente un documento que si lo describe). Y si Russell Doolittle no lo sabe, nadie lo sabe, nadie en absoluto, sin duda, incluyendo a Kenneth Miller y los revisores. El segundo punto es igualmente importante. 2) Russell Doolittle sabe todo acerca de la duplicación de genes, pero ese conocimiento no sirvió de nada para tratar de explicar la evolución de la cascada de coagulación sanguínea.

Los revisores notan que en 1990 (mucho antes de que se escribiera su ensayo erróneo citado anteriormente), Doolittle descubrió un gen en un grupo de invertebrados que tiene un parecido familiar con el fibrinógeno vertebrado.23 En Darwin Devolves, discuto ampliamente el trabajo adicional de Russell Doolittle en la cascada de coagulación.24 Pero ese trabajo consiste abrumadoramente en la búsqueda de bases de datos de secuencias en busca de cualquier proteína de coagulación que pueda encontrarse en cualquier especie. Tal trabajo puede producir evidencia pertinente a preguntas sobre antepasado común pero, como he escrito muchas veces, la evidencia de ascendencia común no es evidencia del mecanismo de Darwin. Ni Doolittle ni nadie más ha intentado demostrar que las transiciones imaginadas podrían haberse producido mediante procesos aleatorios y selección. Aquí hay un extracto del Apéndice del libro donde discuto algunos de los problemas formidables que enfrentan la evolución no dirigida de la coagulación sanguínea por duplicación de genes:25

Para incluso comenzar a comprender cómo los procesos darwinianos pueden construir una cascada de coagulación, o incluso simplemente modificar significativamente una preexistente, deben abordarse enormes obstáculos, como la forma de mantener un control preciso en marcha mientras se cambia aleatoriamente un sistema. Le deseo suerte a cualquiera con eso…

Además, como hemos visto a lo largo de este libro, la mutación aleatoria rompe o degrada los genes fácilmente. Debido a que la cascada de coagulación de la sangre es un sistema finamente equilibrado (un balancín de funciones de proteínas opuestas que promueven o inhiben la coagulación), alterar el equilibrio degradando un factor debería ser tan eficaz a corto plazo como fortalecer otro (como tomar un poco de peso de un lado del balancín en lugar de agregar un poco al otro). Y como la degradación de proteínas es mucho más rápida y fácil, casi siempre debería ganar. …

En cuanto al profesor Doolittle, también lo es para la gran mayoría de los biólogos evolutivos. Todos estos problemas fundamentales parecen ser realmente invisibles para ellos. La evidencia de antepasado común se confunde rutinariamente con la evidencia del mecanismo de Darwin.

3. Tercera instancia:

Behe duplica su afirmación de que la evolución de la resistencia a la cloroquina en la malaria por mutaciones aleatorias es extremadamente improbable porque se requieren al menos dos mutaciones, ninguna de las cuales es beneficiosa sin la otra. Sus cálculos ya han sido refutados (5), y se sabe desde hace mucho tiempo que las mutaciones neutrales e incluso perjudiciales pueden proporcionar escalones para futuras adaptaciones.

Respondí a la referencia citada # 5 en 2009 con una carta26 que se publicó en la revista Genetics junto con una respuesta de los autores, Durrett y Schmidt.27 Seguí ese intercambio con más respuestas que se pueden encontrar fácilmente en la web.28 Los críticos no les dicen nada a los lectores sobre eso. Brevemente, en mis respuestas mostré que Durrett y Schmidt, dos matemáticos, malinterpretaron algo de la biología del sistema (que reconocieron), y cuando ese error fue corregido, sus cálculos coincidieron bastante con los míos. En cuanto a «incluso las mutaciones deletéreas» que proporcionan escalones, estoy feliz de acuerdo. De hecho, un punto importante de mi libro The Edge of Evolution fue que el desarrollo de la resistencia a la cloroquina por parte del parásito de la malaria probablemente requería dos mutaciones, la primera de las cuales era perjudicial. (Estoy desconcertado de por qué los revisores no pueden ver que su primera oración en la cita anterior responde a la última mitad de su segunda oración). Sin embargo, la necesidad de un paso neutral o perjudicial en un camino evolutivo retardará en gran medida la evolución darwiniana. Como lo hizo en el caso de la resistencia a la cloroquina.

4. Cuarta instancia:

De hecho, un estudio de 2014, no mencionado por Behe, informó el descubrimiento de dos vías genéticas a través de las cuales la malaria ha desarrollado resistencia a la cloroquina a través de múltiples pasos (6).

Hice un blog extenso sobre ese papel poco después de que se publicara.29 De hecho, promocioné ese fantástico estudio de Summers et al (2014)30 en todas partes, porque confirmó mi suposición en The Edge of Evolution que se requerían dos mutaciones antes de que cualquier cloroquina produjese resistencia (¿Qué tan difícil puede ser escribir «Behe» y «Summers» en un motor de búsqueda?) Como escribieron en su resumen, «Un mínimo de dos mutaciones fue suficiente para la (baja) actividad de transporte CQ». La necesidad de dos mutaciones específicas explica claramente el aumento de aproximadamente mil millones de veces en la dificultad para que el parásito desarrolle resistencia a la cloroquina frente a otros medicamentos antimaláricos, como la atovacuona, que solo requiere uno. (El hecho de que puede haber varios caminos hacia el estado de resistencia es una pista falsa porque, como se mostró en el documento, todos los caminos pasan por un paso perjudicial. De lo contrario, el origen de novo de la resistencia a la cloroquina sería mucho más frecuente de lo que es, similar a la de atovacuona.) También ilustra la debilidad del mecanismo darwiniano cuando se enfrenta a la necesidad de incluso la más mínima coordinación: solo dos mutaciones puntuales simples. Las dificultades aumentan exponencialmente con el número de mutaciones requeridas.

Así que permítanme enfatizar que los revisores me critican por no mencionar un documento sobre el que, de hecho, he escrito de manera pública y extensa, y que apoya firmemente mis argumentos.

Presunta «humillación» del Experimento de Evolución a Largo Plazo de Lenski

Richard Lenski ha realizado un trabajo maravilloso con su proyecto de treinta años de duración que sigue el crecimiento y la evolución de las culturas de E. coli en su laboratorio.31 Sin embargo, no es dueño de la interpretación de los resultados informados públicamente. Él mismo los interpreta dentro de un marco darwiniano estándar. Bien, ciertamente es libre de hacerlo. Sin embargo, en Darwin Devolves no asumo como lo hace él que es el darwinismo hasta el fondo. Explico que, si bien los resultados confirman la capacidad de la mutación aleatoria y la selección natural para producir cambios beneficiosos a pequeña escala (principalmente por la degradación de genes preexistentes), también muestran por qué los cambios constructivos más grandes están fuera de su alcance.

  1. Azar es lo que hace al azar
    Lenski y co-autores escriben en la revisión:

De hecho, hay muchos ejemplos de mutaciones de pérdida de función que son ventajosas, pero Behe ​​es selectivo en sus ejemplos. Dedica la mayor parte del capítulo 7 a discutir un experimento de Escherichia coli de 65,000 generaciones, enfatizando las muchas mutaciones que surgieron de esa función degradada (un modo esperado de adaptación a un entorno de laboratorio simple, por cierto) mientras descarta funciones mejoradas y se burla de ellas. Una nueva como un «espectáculo» (1).

No «descarto funciones mejoradas». Más bien, como declaro explícitamente, mi enfoque es distinguir mutaciones degradativas beneficiosas de mutaciones constructivas beneficiosas. Es decir, ¿ayudan las mutaciones más beneficiosas construyendo nuevos «elementos codificados funcionales» (FCT abreviados, por ejemplo, genes o elementos de control) o degradando los antiguos? Eso es simplemente un ejercicio para contar el número de mutaciones beneficiosas que entran en cada categoría. Como escribí originalmente en The Quarterly Review of Biology32, con mucho, las mutaciones beneficiosas más frecuentes reportadas en la literatura son las que degradan los FCT. – ¡Lo siento! ¡No me culpes! Esa es la forma como es.

No tenía la intención de herir los sentimientos de Lenski llamando a la mutación de citrato ampliamente reportada33 que su laboratorio aisló como un «espectáculo secundario». Más bien, solo quería poner esa mutación en perspectiva. Aquí hay una cita extendida de Darwin Devolves para el contexto:34

Pero la dura lección de este capítulo anula por mucho cualquier disputa sobre el significado de esta o aquella mutación en particular. Para ver por qué, considere las otras mutaciones que el consumidor de citrato ha sufrido a lo largo de su viaje evolutivo. Al igual que todas las líneas de cultivo, las bacterias que utilizan citrato han perdido la capacidad de metabolizar la ribosa, sufrieron la muerte de mutaciones del «elemento móvil» a otros genes, y fijaron las mutaciones puntuales de degradación aún más. Y, al igual que otras cinco líneas celulares replicadas, el usuario de citrato se ha convertido en un mutador, con una capacidad muy degradada para reparar su ADN. Cualquiera que sea el destino del error desde aquí, ha perdido irrevocablemente los servicios de una docena de genes.

Pero eso no es todo. Con el fin de adaptarse mejor al reordenamiento genético que le dio el talento para comer citrato, se encontraron varias otras mutaciones que afinaban su metabolismo. (Quandt, EM, et al. 2015. Elife: 4.e09696.) Incluso antes de que ocurriera la mutación crítica, una mutación diferente en un gen para una proteína que produce citrato en E. coli degradó la capacidad de la proteína para unirse a otro metabolito abreviado NADH, que normalmente ayuda a regular su actividad. Otra mutación posterior del mismo gen disminuyó su actividad en aproximadamente un 90%. ¿Por qué fueron útiles esas mutaciones? Como escriben los autores, «cuando el citrato es la única fuente de carbono, [el análisis informático] predice un crecimiento óptimo cuando no hay flujo a través de [la enzima]. De hecho, cualquier actividad [de esa enzima] es perjudicial … ”Y si algo es perjudicial, la mutación aleatoria se librará rápidamente de ella. Un análisis computarizado adicional realizado por los autores sugirió que el mutante de citrato sería aún más eficiente si se activaran otras dos vías metabólicas que normalmente se apagaban. Buscaron y descubrieron que dos proteínas reguladoras que generalmente suprimen esas vías se habían degradado por mutaciones puntuales, los semáforos ahora estaban en verde.

Por más interesante que sea, la ambigua mutación de citrato que inició el alboroto es un espectáculo secundario. La lección abrumadoramente importante y casi completamente inadvertida es que los genes se están degradando de izquierda a derecha, tanto cuando benefician directamente a las bacterias como cuando lo hacen indirectamente en apoyo de otra mutación. La ocasional modificación de la función o la mutación de ganancia de FCT particularmente notable no puede hacer retroceder la marea de daños y pérdida de FCT.

La distinción crítica a comprender es que las mutaciones degradativas beneficiosas son una clase de bestia completamente diferente de las constructivas beneficiosas. Las mutaciones degradativas útiles llegarán muy rápidamente y en un número mucho mayor que las constructivas. Eso es simplemente porque es mucho más fácil y rápido degradar un gen que mejorarlo de forma constructiva. Además, las mutaciones degradativas beneficiosas son implacables. Aparecerán antes, durante y después de cualquier mutación constructiva, y competirán ferozmente con ella para la selección. Y una vez que se establece una mutación degradativa en una población, para todos los propósitos y fines, el gen degradado desaparece para siempre.

Lenski está, con razón, orgulloso de su trabajo y, naturalmente, quiere acentuar lo positivo. Sin embargo, estoy interesado en la cuestión de si los procesos darwinianos podrían haber construido la sofisticada maquinaria de la vida, por lo que considero los resultados desde un ángulo diferente.

2. «Función degradada: un modo esperado de adaptación a un entorno de laboratorio simple, por cierto»
a. racionalizando resultados
La «expectativa» de que las mutaciones degradativas dominarían los experimentos de evolución de laboratorio es una racionalización completamente post-hoc. Considere, por ejemplo, que fue solo en 2013 cuando PLoS Genetics publicó un artículo titulado “Adaptación bacteriana por pérdida de función” en el que los investigadores demostraron sistemáticamente que la ruptura de genes casi siempre podría ser beneficiosa en un entorno u otro. Escribo en Darwin Devolves35:

En el único trabajo que he visto que se centra en la pérdida de mutaciones de la función como una clase general, interesante por derecho propio, en 2013 investigadores de las universidades de Princeton y Columbia examinaron la literatura y luego realizaron experimentos propios para ver qué genes bacterianos podría romperse y el daño crecería mejor. [Hottes, A. K., et al. 2013. Bacterial adaptation through loss of function. PLoS Genetics 9:e1003617.] Mostraron que «al menos una mutación benéfica [pérdida de FCT] se identificó en todas menos cinco de las 144 condiciones consideradas». En otras palabras, una bacteria podría mejorar su lote al romper un gen En más del 96% de las circunstancias ambientales examinadas….

Un breve comentario sobre el trabajo original de un escritor de noticias muestra que la simple distinción entre mutaciones beneficiosas y constructivas ha hecho clic para al menos una persona: «Este estudio cambia la opinión generalizada [mi énfasis] de que las mutaciones de pérdida de función son inadaptadas. . ”[Stower, H. 2013. Molecular evolution: Adaptation by loss of function. Nature Reviews Genetics 14:596.]

Como muchas personas, los biólogos evolutivos revisan sus expectativas a la luz de la experiencia (o resultados experimentales). Los revisores están haciendo eso aquí, tal vez sin saberlo.

b. En la naturaleza, también
Además, dedico una buena parte del Capítulo 7 a demostrar que las mutaciones de pérdida de función dominan no solo en «un entorno de laboratorio simple» sino también en la naturaleza. En el capítulo 9 escribo:36

En el mundo real, cualquier mutación degradativa posiblemente beneficiosa llegará rápidamente, en vigor, para aliviar cualquier presión selectiva en un organismo, eones antes de que aparezca la primera característica de residuos múltiples en la escena. (Figura 9-5) El resultado es que cada cambio degradativo y cada mutación dañina de un solo paso se probarán varias veces como una solución, o como parte de una solución, a la presión selectiva a la que se enfrenta una especie y, si es útil, se extendería a la fijación mucho antes de que apareciera una característica beneficiosa de residuos múltiples. Donde dominarían los procesos darwinianos, se esperaría que el paisaje biológico estuviera lleno de genes rotos pero útiles, sistemas dañados pero beneficiosos, organismos degradados en muletas, edades antes de que hubiera siquiera disponible una maquinaria sofisticada. Eso es exactamente lo que vimos en el Capítulo 7 con E. coli de laboratorio, Yersinia pestis natural, osos polares salvajes, razas de perros domesticados y todos los demás organismos examinados hasta ahora.

Cualquier mutación que ayude a aliviar la presión selectiva por cualquier medio comenzará a extenderse de inmediato. Las mutaciones degradativas a menudo pueden ayudar a aliviar la presión selectiva, y llegan a órdenes de magnitud más rápido que las mutaciones constructivas, tanto en el laboratorio como en la naturaleza.


Esbozando una conclusión

¿Se puede sacar alguna conclusión importante de este choque de trenes de una revisión? Tenga en cuenta que Richard Lenski es quizás el científico más calificado del mundo para revisar el argumento de Darwin Devolves. Lenski ha pasado décadas supervisando el experimento de evolución de laboratorio más extenso y aclamado realizado hasta la fecha, por el cual fue elegido miembro de la Academia Nacional de Ciencias. Su propio trabajo es un foco importante de Darwin Devolves. Él podría fácilmente y casualmente haber señalado cualquier problema con el argumento por sí mismo, simplemente con la supuesta poderosa teoría de Darwin y su propia experiencia. Sin embargo, él y sus coautores pasaron toda la revisión burlándose del autor, sin mencionar apenas el propio trabajo de Lenski, relatando viejas críticas de otras personas y apoyándose en gran medida en conjeturas teóricas antiguas en lugar de nuevos resultados experimentales.

La implicación es clara. Al igual que Russell Doolittle, sin saberlo, demostró, simplemente por su cita errónea, que no existía una explicación del origen de la cascada de coagulación sanguínea, los revisores muestran que no hay respuesta a los problemas de evolución aleatoria descritos en Darwin Devolves. Aunque cumple un papel útil en la comprensión de los cambios en los márgenes de la biología, como una explicación de la estructura general de la vida, la teoría de Darwin está difunta.

Notas finales

  1. Lents, N.H., Swamidass, S.J., Lenski, R.E. 2019. The end of evolution? Science 363: 590-590.
  2. Behe, M.J. 2019. Woo-hoo! In Science Review of Darwin Devolves, Lenski Has No Response to My Main Argument.
  3. Behe, M.J., 2019. Darwin Devolves: The New Science About DNA that Challenges Evolution. HarperOne, New York, pp 80-81
  4. Behe 2019, 225
  5. Behe 2019, 214.
  6. Behe, M.J., 1996. Darwin’s Black Box: the Biochemical Challenge to Evolution. The Free Press, New York, pp. 206-207.
  7. Behe 2019, 214-215.
  8. Dulai, K.S. et al. 1999. The evolution of trichromatic color vision by opsin gene duplication in New World and Old World primates. Genome Res. 9: 629.
  9. Näsvall, J., et al. 2012. Real-time evolution of new genes by innovation, amplification, and divergence. Science 338: 384-387.
  10. Behe, M.J. 2012. To traverse a maze, it helps to have a mind.
  11. Miller, K.R. 2009. The Flagellum Unspun: The Collapse of Irreducible Complexity, in: Rosenberg, A., Arp, R. (Eds.), Philosophy of Biology: an Anthology. Wiley-Blackwell, Chichester, West Sussex, U.K., pp. 439-455.
  12. Miller, K.R. 2004. The Flagellum Unspun: The Collapse of Irreducible Complexity, in: Dembski, W.A., Ruse, M. (Eds.), Debating Design: from Darwin to DNA. Cambridge University Press, Cambridge, pp. 81-97.
  13. Behe, M.J. 2004. Irreducible Complexity: Obstacle to Darwinian Evolution, in: Dembski, W.A., Ruse, M. (Eds.), Debating Design: from Darwin to DNA. Cambridge University Press, Cambridge, pp. 352-370.
  14. Behe, M.J. 2009. Irreducible complexity: obstacle to Darwinian evolution, in: Rosenberg, A., Arp, R. (Eds.), Philosophy of Biology: an Anthology. Wiley-Blackwell, Chichester, West Sussex, U.K., pp. 427-438.
  15. Miller, K.R. 1999. Finding Darwin’s God: a Scientist’s Search for Common Ground Between God and Evolution. Cliff Street Books, New York, pp. 156-157.
  16. Miller, K.R. The evolution of vertebrate blood clotting.
  17. Robison, K. 1996. Darwin’s Black Box: Irreducible complexity or irreproducible irreducibility?
  18. Behe, M.J. 2000. In defense of the irreducibility of the blood clotting cascade: Response to Russell Doolittle, Ken Miller and Keith Robison.
  19. Behe 1996, Chapter 4.
  20. Behe 2019, 294-298.
  21. Doolittle, R.F. 1997. A delicate balance. Boston Review, pp. 28-29.
  22. Bugge, T.H., et al. 1996. Loss of fibrinogen rescues mice from the pleiotropic effects of plasminogen deficiency. Cell 87: 709-719.
  23. Xu, X., Doolittle, R.F., 1990. Presence of a vertebrate fibrinogen-like sequence in an echinoderm. Proceedings of the National Academy of Sciences USA 87: 2097-2101.
  24. Behe 2019, 298-301.
  25. Behe 2019, 300.
  26. Behe, M.J. 2009. Waiting longer for two mutations. Genetics 181: 819-820.
  27. Durrett, R., Schmidt, D. 2009. Reply to Michael Behe. Genetics 181: 821-822.
  28. Behe, M.J. 2009. Waiting longer for two mutations.
  29. Behe, M.J. 2014. A key inference of The Edge of Evolution has now been experimentally confirmed.
  30. Summers, R.L., et al. 2014. Diverse mutational pathways converge on saturable chloroquine transport via the malaria parasite’s chloroquine resistance transporter. Proceedings of the National Academy of Sciences USA 111: E1759-E1767.
  31. Good, B.H., et al. 2017. The dynamics of molecular evolution over 60,000 generations. Nature 551: 45-50.
  32. Behe, M.J. 2010. Experimental evolution, loss-of-function mutations, and “The First Rule of Adaptive Evolution”. Quarterly Review of Biology 85: 1-27.
  33. Blount, Z.D., Borland, C.Z., Lenski, R.E. 2008. Historical contingency and the evolution of a key innovation in an experimental population of Escherichia coliProceedings of the National Academy of Sciences USA 105: 7899-7906.
  34. Behe 2019, p 188-190
  35. Behe 2019, p 191
  36. Behe 2019, pp 248-249

Foto: Un choque de trenes, 1895, estación Montparnasse, París, a través de Wikimedia Commons.

Artículo publicado originalemente en inglés por Michael Behe Ph.D.