miércoles, 12 de agosto de 2009

Las mutaciones son simplemente al azar...?

Uno de los desafios que presento el proceso de evolucion por medio de mutaciones en el genoma fue justificar que solo mediante mutaciones al azar se pudiera producir la suficiente variacion sobre la cual luego pudiera actuar la seleccion natural. Y mas importante aun, quedaba por dilucidar si era plausible que ese impulso a la variacion al azar pudiese resultar en la debida cantidad de rasgos favorables seleccionados contra el riesgo de producir perjudiciales o letales. Puesto de otra manera, existia la percepcion de cierta dicotomia entre la necesidad de un sistema orientado hacia la variacion contra la necesidad de uno robusto y estable. No es de extrañar que con mucha avidez (y muy poca aptitud y exito) el "creacionismo" intentara sacar provecho del tema.
Los adelantos en "genetica de poblaciones", modelos computacionales, desarrollo, genetica (genes "hox" y similares), y el concepto de equilibrio puntuado, entre otras cosas, fueron resolviendo esas preguntas. Aunque claro, eso no iba a ser suficiente para el "creacionismo/diseño inteligentismo".
En los ultimos años han aparecido varias nuevas propuestas muy prometedoras para seguir avanzando en el tema. Diferentes autores (Caporale, Kirschner, Gerhart, entre otros) sugieren que esas mutaciones no son tan al azar como se pensaba. Es mas, hoy se sabe con certeza que muchas de ellas no son al azar.
A diferencia de lo que nos muestran las ilustraciones en libros, las bases que componen los cromosomas no son fisicamente todas iguales entre si. A nivel molecular esas diferencias fisicas hacen que sean mas propensas a ser substituidas o no. De la misma manera, dependiendo de cuales bases la rodeen, una base tendra mas chance de mutar o no. Tampoco el cromosoma es una molecula rigida, tiende a "estirarse" o "contraerse" de acuerdo a diferentes presiones de su medio. Hoy se saben incluso muchas de las razones especificas (fisicas y quimicas) que producen esas diferencias en propensidad a mutar. Se sabe, por ejemplo, que hay lugares en el cromosoma donde una base tiene hasta 100.000 veces mas chance de mutar que una en otro lugar. Son entonces esos cambios al azar...?
Mas importante aun, hay autores que sugieren que estas propiedades han sido asimiladas e integradas por el genoma a traves de miles de millones de años y las usan como suerte de estrategia misma en su funcionamiento para conducir su evolucion dentro de determinados lineamientos. O como dijera Caporale: "El azar favorece un genoma preparado".
Nuevas perspecitvas sobre la modularidad del genoma que le permite enlazar diferentes genes para variados fines; el caracter exploratorio del desarrollo de diferentes estructuras; y la idea de que los mecanismos genomicos que obran sobre un individuo para su reaccion al medio puedan facilitar la integracion de ellos al proceso de evolucion, ayudan a consolidar la idea de que no todas las mutaciones son al azar, ni toda evolucion erratica.
La propuesta de "variacion facilitada" sugiere que existen rasgos y procesos duros de modificar y otros mas maleables, y que eso es altamente influenciado por la region de los cromosomas en que se encuentren los genes que los controlan. A traves de miles de millones de años, el proceso de evolucion fue integrando tambien esta propiedad para hacerla intrinseca de si. De esta manera, puede permitir y promover cambios en regiones proclives a tener efectos favorables al tiempo que restringe cambios en regiones que controlan rasgos y funciones de critica importancia para el funcionamiento del organismo.
La dicotomia entre variacion y robusticidad en el proceso de evolucion quedaba asi aun mas atenuada.
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7 comentarios:

  1. PD: Lo anterior es una recopilacion/resumen muy condensada de al menos 5 o 6 libros publicados en los ultimos 10 años (tal vez 15). Humildamente, espero esto sea "algo mas científico o mas actual" y de esa manera agrade a nuestros lectores mas sofisticados.

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  2. Exelente post Tringa, nada que agregar.

    Saludos!!

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  3. Una cosa es ciencia y otra distinta religión, y nada tienen que ver una con la otra. Pero biología con su teoría sintética se asemeja a una religión, ya que su "respaldo científico" solo es el azar, la selección natural, la competencia y la supervivencia del mas apto.
    Pero la verdadera biología si es ciencia, la que explica por que la mutaciones no son al azar, explica que la evolución no es gradual, si no que hay saltos, además de que la competencia no lleva a la evolucion, pero sí la cooperación, que los virus no son patógenos, solo que responden a desequilibrios en el ambiente modificado por los humanos. Todo esto con verdadero respaldo científico, es decir con datos. Esta es la verdadera biología, y no la que nos imponen en las universidades...
    Recomiendo leer la página de Máximo Sandin, así poder entender un poco sobre la naturaleza, que muy poco sabemos.

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  4. Muy interesante tu comentario. Discrepo con lo de que la teoria sintetica se asemeje a una religion. No entiendo en que pudiese parecerse.
    De acuerdo en que la teoria sintetica no es la respuesta final ni mucho menos. Pero tampoco he oido a nadie afirmar eso. La teoria sintetica es resumidamente solo una integracion de la seleccion natural y evolucion gradual con los conocimientos geneticos de su epoca. Fue un paso adelante en el esclarecimiento del mecanismo de la evolucion. El “respaldo” (como le llamas) empirico de su validez y aplicabilidad es amplio y solido. El “azar” (segun quieras definirlo) no tiene porque ser minimizado simplemente por su connotacion mundana. Estadisticamente ese “azar” juega un papel preponderante y decisivo en genetica poblacional. Lo mismo con la “competencia”. Es un eficiente catalizador de cambios geneticos que no debe ser menospreciado. Darwin veia una guerra incesante y brutal –si bien muchas veces silenciosa e inmovil– en cualquier ambito de la naturaleza. Yo concuerdo. Aunque eso no le quita su belleza ni encanto.
    La emergente evidencia de que las mutaciones no son simplemente al azar (como señalas) subraya una de las muy prometedoras nuevas propuestas que aparecen para seguir elucidando el proceso de evolucion. Asi, edificando sobre conocimientos o propuestas previas (incluida la teoria sintetica), se seguira avanzando.
    Con respecto al tema de si la evolucion es gradual o periodica, creo que al final ese asunto se fue transformando en un debate mas mediatico que cientifico. En realidad son solo dos modelos no tan diferentes dentro de un mismo proceso, y tampoco mutuamente excluyentes. El “Equilibrio Puntuado” o “Saltacionismo” (tambien apodado con ingenio y picardia "Evolution by jerks" por la oposicion) no niega el "darwinismo" ni la mayoria de los principios que lo sustentan, incluyendo la misma seleccion natural. Los mismos propulsores de cada modelo en un momento u otro lo han aceptado. Y hasta lo remarcan cuando los creacionistas tratan de usar este argumento en un intento de desacreditar el concepto de evolucion.
    De acuerdo en que la cooperacion es una fuente de oportunidades para explotar nuevos nichos y evolucionar. Pero mucho mas importantes aun son el conflicto y el antagonismo como generadores de nuevas estructuras y comportamientos. Sean entre diferentes especies o individuos de una misma, amenudo se manifiestan como formas de “carreras armamentistas” dando origen a nuevas lineas evolutivas.
    Tambien de acuerdo en que queda muchisimo por saber y entender sobre la naturaleza.

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  5. "la competencia no lleva a la evolucion, pero sí la cooperación"

    El efecto del conflicto y antagonismo en la naturaleza como generadores de diversidad es incalculable. Cito dos ejemplos particulares de conflicto para subrayar el alcance del fenomeno pues no son entre individuos ni entre especies, sino que van mucho mas alla: entre los sexos. Historicamente tenemos la tierna imagen de la union de los generos como suprema harmonia de la naturaleza para cooperar en el objetivo de procrear. Lejos esta eso de la realidad. Cada clase esta repleta de ejemplos de conflicto de intereses entre macho y hembra. Y todo sustentado en la 'obsesion' de cada uno de replicar sus genes, que no necesariamente coincide con los intereses de su potencial pareja. El resultado es que muchos de esos conflictos promueven evolucion tanto en estructuras como comportamientos.
    Existen unas pequeñas chinches (familia Prostemmatinae) donde la hembra puede tener como interes reproductivo no aparearse (ya fue fertilizada, perdida energetica, riesgo de predacion, reduccion de tiempo buscando alimentos, efectos nocivos de aditivos seminales, etc.). A efectos de evitar resistencia post-apareo al esperma, el macho penetra a la hembra normalmente pero en vez de eyacular en el conducto genital usa una pua genital evolucionada para perforar su pared y eyacular directamente en hemocele donde a traves de la hemolimfa el esperma llega a los ovarios evitando contacto con agentes que la hembra pudiera poseer en su conducto para incapacitar el esperma.
    Los machos de ciertas familias derivadas de aquella, a los efectos de evitar resistenca pre-apareo (las hembras rehuyen o confrontan a los machos) y satisfacer su interes, han generado un medio aun mas sencillo (si bien barbarico) de fertilizacion: inseminacion hipodermica. Los machos simplemente montan a la hembra y dan un pinchazo directamente en el abdomen de la hembra con un organo con forma de pua evolucionado a esos efectos para inyectar su esperma en el abdomen que por la hemolimfa llegara a los ovarios.
    A su vez, las hembras de algunos generos han respondido evolucionado estrategias fisiologicas y de comportamiento para contrarrestar los obvios perjuicios de tal salvaje forma de hacer el amor y asi defender su interes reproductivo. Pero mas llamativo aun en las hembras de ciertos generos es el desarrollo de un sistema reproductvo 'secundario' (sistema para-genital) para contrarrestar los efectos nocivos. Consiste en el pliegue e hinchazon de la region abdominal propensa a ser perforada y el desarrollo de un saco interno. Este saco en ciertas especies ha llegado incluso a evolucionar un tracto que lo conecta al conducto genital del sistema primario.

    (continua)

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  6. (continuacion)

    El otro ejemplo presenta no uno sino dos tipos de conflicto. El primero es 'infanticidio del macho' (el macho mata la descendencia previa de su potencial pareja) que es comun entre mamiferos (incluidos primates) pero tambien se manifiesta en otras clases. El segundo es 'canibalismo sexual'. Hay ciertas arañas en Europa (Stegodyphus lineatus) en las que la hembra pone sus huevos y los coloca en un saco. En cuanto un macho encuentra una hembra va directamente a robar y desechar el saco de huevos. Esto es en su interes porque facilitara la replica de sus genes por varias razones (la principal siendo que una vez que la hembra pierde el saco de huevos se presentara disponible a aparear --satisfaciendo asi ella tambien su renovado interes de replicar sus genes).
    Para contrarrestar el dañino interes del macho, la hembra ha desarrollado sus propias estrategias. Una es de estructura, evolucionando su tamaño para hacer frente al macho. Otra es de comportamiento haciendola agresiva a los machos (y su interes) cuando ya poseen un saco de huevos, matandolos muchas veces y comiendoselos (canibalismo sexual). Una tercera es fisiologica modulando la temporada de puesta de huevos para eliminar el riesgo de infanticidio.
    Aunque no todo es antagonismo en la vida sexual de esta pequeña arañita. En el epilogo de su proceso de procreacion se da un mayusculo acto de cooperacion: la hembra abre el saco de huevos, libera sus crias, regurgita para alimentarlos, y luego se posa inmovil frente a ellos para ser devorada en un sublime caso de suicidio maternal.

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  7. Fifth Philosopher's Song


    A million million spermatozoa
    All of the alive;
    Out of their cataclysm but on poor Noah
    Dare hope to survive.

    And among that million minus one
    Might have chanced to be
    Shakespeare, another Newton, a new Donne-
    But the One was me.

    Shame to have ousted your betters thus,
    Taking ark while the others remained outside!
    Better for all of us, froward Homunculus,
    If you'd quietly died!

    Aldous Huxley (1920)

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