viernes, 27 de marzo de 2009

La Teoría de la Evolución: La Historia Más Asombrosa Jamás Contada. Parte 8.

Franklin, Watson y Crick

(Puedes leer la parte séptima aquí).

A lo largo del siglo 20 se fue vislumbrando la existencia y la composición del ADN. Los experimentos culminaron con los trabajos de Franklin, Watson y Crick, que dieron con su configuración de estructura de doble hélice. Pero ¿qué es el ADN?

El ADN (ácido desoxirribonucleico) es una molécula larguísima, en la que se van alternando miles de millones de veces cuatro estructuras básicas, que serían como las letras de un alfabeto, y que se denominan A, T, G y C. Así el ADN será una secuencia de estas letras. Con un detalle, la secuencia es doble y las letras de cada secuencia siempre van emparejadas con las de la otra secuencia y siempre con la misma pareja (la A con la T y la C con la G):
ATTGTTACCTTAAAGGTGC… (así miles de millones de letras)
TAACAATGGAATTTCCACG…(idem.) 
Lo asombroso es que esto no es una metáfora. Literalmente las estructuras A, T, G y C funcionan como letras de un texto (o notas de una partitura o símbolos de cualquier otro código que uno prefiera). Las letras forman palabras. Cada tres letras significa un aminoácido (o un punto). Es decir, cuando se lee esa parte del texto, se sintetiza ese aminoácido. Las palabras se agrupan en frases separadas por puntos. Así, entre dos puntos, está la instrucción para sintetizar unos cuantos aminoácidos, que conforman una proteína, que son los ladrillos con los que se construye el cuerpo del ser con ese ADN. El ADN está en el núcleo de cada célula, que tiene su sistema para leer las partes que le toca. Cómo se lee el ADN es todo un proceso digno de asombro. Si pudiéramos sentarnos dentro de una célula a verlo, sería uno de los espectáculos más increíbles que pudiéramos ver. Pero esto se nos escapa de nuestro tema. Yo quería hablar de cómo el ADN codifica las instrucciones y cuál es su papel en la Teoría de la Evolución. Sobre lo primero, valga lo dicho. Sobre lo segundo esta es la explicación.

Pongamos que la siguiente combinación permite abrir una caja fuerte:
673 299 362
La caja fuerte de nuestro ejemplo será un poco especial y se abrirá un poco (3 cm.) con cada número que acertemos y se cerrará un poco con cada número que no acertemos (2 mm.). Si se abre un poco solo podremos sacar objetos pequeños y, mientras más se abra, más objetos podremos sacar, así que abrir un poco más siempre es mejor. ¿Podremos llegar a dar con la combinación buena? Hay mil millones de combinaciones (los números de nueve cifras más el cero). Comencemos por un número al azar, por ejemplo, el siguiente:
238 483 382
Si lo comparamos con la combinación buena veremos que hemos acertado la séptima cifra, que es un 3. Como sólo hemos acertado un número la caja se abrirá sólo un poco. Naturalmente, nosotros no sabemos qué número hemos acertado, así que repetimos variaciones del número en las que sólo alteramos un dígito cada vez. Enseguida sabremos cuál es (lo sabremos porque la caja se cerrará al quitar ese 3 y poner otra cosa). Sólo habremos necesitado de, como mucho, 8 intentos para tener esa información. Una vez fijado ese 3 podemos seguir haciendo variaciones del número, pero sin cambiar el 3. Tarde o temprano acertaremos otro número (hacen falta unos nueve intentos para ello –por ejemplo, variando de todas las maneras posibles el primer número, aunque también podemos ir variando a azar cualquier cifra-). Así podemos seguir hasta acertar los nueve. Habremos necesitado de sólo unas decenas de pasos, aunque hayamos ido totalmente a ciegas.

Lo anterior resume el papel de las mutaciones en la adaptación. El ADN se replica cada vez que una célula se divide. Lo hace dividiendo las dos secuencias (como una cremallera) y dejando que cada letra busque su pareja entre el material celular, hasta tener dos moléculas nuevas de ADN. En una de estas, la réplica puede no ser exacta. Si esta célula es un espermatozoide o un óvulo, el nuevo ADN contendrá una mutación. Lo normal es que la mutación sea mala (no toques lo que funciona) y el nuevo ser tendrá una desventaja sobre sus congéneres, de manera que tendrá menos descendencia. La mutación mala no se propagará. Son los intentos fallidos de nuestro intento de abrir la caja fuerte. De vez en cuando una mutación será favorable (acertamos otro número en la combinación) y los individuos que la tengan se reproducirán con más frecuencia (los números que abren más la caja y que seguimos usando para hacer variaciones son los que sobreviven y evolucionan, los que cierran la caja los descartamos, se extinguen). Sobre estos se podrán ir añadiendo todavía mejores mutaciones (hasta, en nuestro ejemplo, dar con toda la combinación).

Como hemos dicho antes, el proceso real es mucho más complicado. No nos interesa aquí la parte química sobre cómo se producen las reacciones que llevan a leer una parte y no otra del ADN para producir una proteína en un momento determinado. Estos son otros asombros. Aquí quería mostrar cómo la naturaleza ha podido codificar una serie de instrucciones por el método prueba (mutación aleatoria) y error (lo que no funciona se extingue). El conjunto de instrucciones abarca muchas letras, pero ya hemos visto que no se llega a la combinación solo por azar, la selección del mejor adaptado hace que no haya que probar todas las combinaciones. En el caso de la caja fuerte habremos llegado a la combinación en unas pocas decenas de intentos, y no por acertar un número al azar entre mil millones de posibilidades.

Mis retahílas:

1. Si se leyera el ADN desde un extremo al otro observaríamos el gran caos que reina en el texto. Para empezar, la mayor parte del texto no codifica nada (o eso es lo que parece hasta ahora, porque no pasa nada si se quitan esos trozos). Luego ocurre que vamos encontrando genes sin ningún orden. Aquí uno que hace algo en la nariz, más allá otro encargado de segregar alguna sustancia química en el feto, después los restos de un gen que en algún momento, a nuestros antepasados lejanísimos servía de algo, pero ya no sirve, millones de letras más allá otro gen para otra parte de la nariz y así sucesivamente. Exactamente lo que esperaríamos de un mecanismo evolutivo y justo lo contrario de lo que se esperaría de un diseñador con un poco de claridad de ideas.

2. Unos de los aspectos de la Teoría de la Evolución menos entendidos es, precisamente, la idea de que la mutación es aleatoria, pero que la adaptación no lo es. La supervivencia de la mejor mutación hace el proceso total no aleatorio, en el sentido de que los organismos no se generan completos y complejos por casualidad, aunque sí en el sentido de que lo que constituye una buena adaptación, que dependerá del entorno.

3. Toda la vida en el planeta Tierra usa el mismo código genético (las mismas letras y las mismas palabras, pero no el mismo texto, que varía entre una especie y otra.) Plantas, animales, hongos y organismos unicelulares hablamos el mismo idioma genético. Por eso sabemos que todos hemos tenido el mismo origen. La vida en otros planetas tendrá su propio lenguaje, a no ser que algunos tengan un origen común.

Puedes leer la parte novena aquí.

8 comentarios:

  1. Escribe Schopenhauer algo muy curioso: existe la voluntad de vivir y luego la forma material o fenoménica que esta voluntad adopta en cada circunstancia según cómo nosotros, los humanos, la estudiamos o representamos. Y dentro de esta forma material hay dos aspectos: la especie y el individuo.

    Schopenhauer no habla de un origen de las especies porque entiende, para empezar, que el tiempo y la causalidad son unas formas lógicas introducidas por nuestra consciencia; el tiempo, por ejemplo, es una forma representativa que unos seres vivos como nosotros hemos desarrollado para comprender el mundo, pero el tiempo en sí mismo no existe, sólo existe la voluntad de vivir,que es atemporal.

    En favor de esta tesis tan estrambótica (al menos desde mi mentalidad) Schopenhauer afirmaba que, tomando en cuenta el mundo como una representación nuestra de la voluntad de vivir, había que considerar que no sólo los seres vivos se adaptan a su entorno, sino que los entornos también se adaptan para que las especies puedan subsistir. Es decir, Schopenhauer dice que la naturaleza, al ser realmente atemporal y acausal, 'toma en cuenta' a priori qué es lo que existirá y por tanto qué precisa para existir. De hecho, Hawking en su 'Historia del tiempo', parece usar un argumento muy parecido cuando se pregunta cómo es posible que de las infinitas leyes posibles del cosmos hubieran surgido unas tales que han dado a luz a unos seres como nosotros: ¡Unos seres capaces de conocer las leyes de la naturaleza!

    De hecho, Schopenhauer dice: en el reino de lo orgánico las especies son lo mismo que las leyes universales de la naturaleza en el reino inorgánico. Y cada uno de nosotros existe con todos sus matices y singularidades porque existe la especie; y ésta existe porque el planeta, la galaxia... el universo entero se ha "adaptado" para que la especie humana exista.

    Schopenhauer comentaba, entonces, que las especies perviven a través de sus individuos, los cuales pueden adoptar formas harto distintas según sus adaptaciones. De hecho, comentaba el alemán, los individuos si bien luchan constantemente por la supervivencia, nunca lo hacen por su propia supervivencia, sino que de forma absolutamente ciega e inconsciente luchan por la conservación de la especie: los individuos cambian, mutan y se destrozan unos a otros tomando múltiples formas distintas y es así como la especie persiste. Pues la voluntad de vivir exige, simplemente, persistir como especie.

    Llegados aquí surge el problema: si los individuos de la especie luchan, aunque en verdad lo ignoren, por la supervivencia de la especie, entonces, ésta no puede evolucionar, sino persistir siendo lo que es. Por tanto, ¿cómo buscar un origen en las especies si éstas no cambian porque simplemente sobreviven, o sea, se conservan? Aquí surge la crítica de Nietzsche (como ya te comenté en otro lugar) contra la idea de la lucha por la supervivencia de las especies: si realmente se luchara por la supervivencia no habría evolución, sino conservación. Y Schopenhauer tendría razón. Pero no la tiene, ni en este punto ni en muchos otros.

    ¿Por qué Darwin consideró que la evolución dependía de la lucha por la supervivencia y la conservación de la especie? Porque era, quizás por suerte, un mal lector de Schopenhauer: sólo se quedó con la tesis más evidente del alemán; a sbaer: la vida es una ciega lucha por la supervivencia. Pero Darwin no entiendió qué significaba realmente eso.


    Saludos. Y sigue con estos post de la evolución que son muy interesantes.

    ResponderEliminar
  2. Lejos de mi debatir el tema, solo felicitarte por la manera con que tratas el tema de la evolución, ya que se hace evidente que te mueve el afán de hallar la verdad, no por cuestiones socio-o-antireligiosas, a la par que no escondes las lagunas de Darwin i su teoria. Confieso que no me es comprensible ni una ni otra teoria.

    Como experto, si tienes alguna respuesta, hace tiempo que deseo saber si se piensa que eso que llamamos vida surgió después de la materia inerte, junto a ella, o se fundió a ella algo que era previo. Creo que saber eso -o lo que se piensa de eso- es lo primero que toca. Saludos

    ResponderEliminar
  3. RDC:

    Gracias por estas reflexiones. Te has ganado el premio de comentario más largo (y sin mermar el interés) en la corta existencia de este blog.

    Muchas veces ocurre que algún pensador sorprende con su manera de ver el mundo. No suele ser el caso que aporte un avance a nuestro conocimiento, pero sí que nos dice acerca de qué cosas pensamos y por qué, lo que no es poco.

    En el caso que nos relatas, Schopenhauer acertaba con no atribuir a la causalidad una realidad (es algo que no existe en lógica ni en Física -esto merece una entrada, lo apunto para escribir algo algún día-) sino una interpretación. Sobre el tiempo, no estoy tan de acuerdo. Es posible que nuestra percepción del tiempo sea en parte una interpretación, pero el tiempo es un elemento perfectamente legítimo en Física.

    En cuanto a las opiniones sobre la lucha por la vida, todavía hoy, con lo que sabemos, seguimos oyendo todo tipo de interpretaciones. Lo que sabemos es que no es la especie, ni el grupo, ni el individuo, ni el ecosistema,... sino el gen el objeto sobre el que actúa la selección. Esto no impide que, en la medida que beneficie a la propagación del gen, en muchas ocasiones veamos datos que podamos interpretar casualmente como selección de un grupo de genes, individuo, especie,... pero esto será un fenómeno derivado del otro más básico.

    Darwin no conocía los genes, así que le faltó una parte para entender bien la lucha por la vida, pero creo que sí entendía perfectamente que ésta era ciega y por qué tenía que ser ciega.

    Saludos

    ResponderEliminar
  4. El Criteri:

    Benvingut. Gracias por tus comentarios. No soy experto, podríamos decir que conozco algunas ciencias a nivel de usuario, nada más. Lo justo para no decir tonterías (o eso espero).

    Sobre tu pregunta, como dije en alguna entrada anterior de esta serie, hace tiempo que sabemos que la materia viva es lo mismo que la materia inerte en el sentido de que no hay nada en la composición de los seres vivos que no esté en el resto de la naturaleza (los mismos átomos y las mismas leyes de la naturaleza). Es la organización particular de los seres vivos lo que les da vida.

    El Universo tiene unos 13.500 millones de años, el planeta Tierra unos 4.500 millones de años. La vida en nuestro planeta comenzó hace unos 3.800 millones de años. Las primeras células hace 3.000 millones. Las primeras células con núcleo hace 1.500 millones y los primeros organismos pluricelulares hace 670 millones. Todo lo anterior, según la mejor evidencia hasta el momento.

    La evolución no se ocupa del origen de la vida. Este es un tema de la Química. Una vez existe un algo capaz de replicarse mediante un código que preserva la información del original en la siguiente copia, entra en juego la evolución.

    Saluts.

    ResponderEliminar
  5. Hola!

    Creo que la clave de la evolución es, precisamente, la reciprocidad entre entorno y mutación "favorable", pues la ventaja evolutiva que provoca la variación no es comprensible si no es en el contexto de un determinad entorno y circunstancias.
    Aún más, no es tanto la mejora del individuo a unas circunstancias dadas como lo bien "preparado" que esté cuando estas se ven modificadas lo que determina su supervivencia o no. Por esto la mejora genética que propicia la derivación a una nueva especie no es cuestión de un solo individuo, sino de una mutación que ya ha de encontrarse extendida por la especie cuando se produce el cambio coyuntural. La cuestión que marca la supervivencia no es, a mi juicio, la ventaja puntual de ser más rápido, más listo o más habil en un momento dado; más bien creo que es una cuestión de conjunto, al igual que la mutación debe serlo de un subgrupo dentro de la propia especie.

    Así como salta a la vista que hay seres humanos a los que la genética les es desfavorable (en forma de enfermedades congénitas, sídromes, etc...) y que esas mismas "imperfecciones" no son solamente una cuestión individual, sino que siempre hay otros con su mismo problema; resulta lógico pensar que hay otros a los que la genética les ha sido favorable y que seran mas resistentes, por ejemplo, al colesterol y poseeran esa cualidad y se manifestará beneficiosa, por ejemplo, en el momento que la especie humana se viese obligada a sobrevivir a base de manteca de cerdo.

    Creo que esta dualidad "ventaja genética - cambio coyuntural" ha sido, sin duda, clave en el proceso de selección natural.

    Un saludo.

    ResponderEliminar
  6. Juanma:

    Bienvenido también. Gracias por tus comentarios. Desde luego que la reciprocidad entre una cosa y otra es lo que importa. Esta es otra clave para deshacer algunos argumentos de los antievolucionistas. Dicen que el concepto de mejor adaptado no está bien definido y no es falsable y que, por tanto, la teoría no es válida. Argumentan que el que sobrevive es el mejor adaptado y que el mejor adaptado es el que sobrevive, así que todo es una redundancia sin poder de explicación.

    Pero esto no es así por lo que dices. El Koala está muy bien adaptado a comer hojas de eucalipto. Se puede medir, por ejemplo, su capacidad de transformar masa de hojas de eucalipto en energía y compararla con la nuestra. Esto le viene bien mientras haya eucaliptos y sea el mejor adaptado a comer sus hojas. Si desaparecen los eucaliptos, adiós Koala.

    La mutación no tiene que estar muy extendida para ser efectiva, como vimos en entradas anteriores, pero podría estarlo. Es cuestión empírica saber los detalles de la evolución, con cuánta rapidez se producen las mutaciones, si las especies tienden a diferenciarse en un breve lapso de tiempo (cuando algo pasa en el ambiente) para luego estancarse o si todo es más gradual. En esto no he querido entrar.

    ResponderEliminar
  7. Ciertamente la identidad nos abre un problema duro de roer. Es curioso leer a Homero, por ejemplo, de qué forma sus héroes entendían la identidad; ¡entendían la identidad por su procedencia! -Quién eres?- Pregunta Glauco a Diomedes -Y este contesta -Yo soy Hijo de tal, que a su vez fue hijo de no sé quien, quién a su vez procedía de...
    Otro ejemplo, la idea de identificarnos como sujetos atómicos al estilo de almas como dice Platón o San Agustín o bien "cosas", como dice Descartes, es muy tardía. En Grecia, por ejemplo, no surge hasta s.VI i VAc, cuando el Estado toma un desarrollo ya considerable. Hecho que quizás nos pueda llevar a sospechar que la idea de individuo no provenga, sencillamente, de un contexto civilizado más o menos determinado.

    Seguramente cabría estudiar las diferentes formas en que nos hemos identificado y por tanto, nos hemos concebido a nosotros mismos a lo largo de la 'historia'. Eso tb sería un tipo de estudio de la evolución: el cómo evolucionan las ideas y concepciones sobre nuestra identidad; no!?

    Saludos.

    ResponderEliminar
  8. RDC:

    Buena reflexión. La idea e identidad ha evolucionado (en ninguna parte está escrito que solo lo hagan los seres vivos). Siempre habrá algún concepto de identidad adaptado a lo que uno quiera en algún momento. Si alguien se identifica con su cigoto o con su información genética, ese es su problema, pero ese cigoto o ese ADN no era ese alguien. Por lo menos, no lo es tal y como lo establecemos en nuestra sociedad ni en nuestras leyes.

    ResponderEliminar