La evolución en el siglo XXI

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Hace poco más de treinta años, durante los años ochenta, algunos de los conceptos fundamentales de la evolución parecían estar muy claros. Citemos algunos:

• El ADN de cada ser vivo es un mensaje cifrado que describe perfectamente cómo construir el fenotipo correspondiente (el individuo adulto). Toda la información está en los genes. (Reduccionismo mecanicista).
• La mayor parte del ADN es innecesaria (ADN basura) y se ha ido acumulando a base de errores y repeticiones en la transcripción del genoma de los seres vivos.
• La mejor metáfora para representar la organización de un genoma es un conjunto de cuentas ensartadas en un cordel.
• Los genes son los depositarios de la herencia, y cada gen especifica una función biológica.
• Los procesos evolutivos tienen lugar a través de mutaciones aleatorias que actúan sobre un solo gen, que se ven sometidas a la selección natural, lo que da lugar a pequeños aumentos graduales en la adaptación al medio.

Como ejemplo de este modo de pensar podemos citar la novela Parque Jurásico, de Michael Crichton, a la que dediqué otro artículo en este blog. En ese libro se plantea, como algo casi inmediato, la posibilidad de obtener ADN de especies desaparecidas (dinosaurios en la novela) y hacerlas desarrollarse inyectando ese ADN en el óvulo de un cocodrilo, que Crichton suponía sería suficientemente semejante a uno de dinosaurio para hacerlo viable.

Sólo dos décadas después, a principios del siglo XXI, el biólogo James A. Shapiro planteaba una situación completamente distinta en un artículo publicado en 2002 en los Anales de la Academia de Ciencias de Nueva York:

• El ADN de un ser vivo es una parte integrada de un sistema extremadamente complejo, que utiliza diversas piezas inter-relacionadas, muchas de las cuales no conocemos a fondo, para construir el fenotipo de un individuo adulto (holismo cibernético).
• No existe ADN innecesario o, como mucho, lo hay en cantidad despreciable. No tenemos una idea clara de lo que representan muchas de las partes del genoma.
• La metáfora más adecuada para representar la organización de un genoma es el sistema operativo de un ordenador. El ADN desempeña un papel equivalente al del disco duro (un dispositivo de almacenamiento de información).
• Los genes aislados no tienen sentido. Los depositarios de la herencia son los genomas completos, que pueden considerarse como sistemas de información interactivos.
• Los procesos evolutivos más importantes no son aleatorios ni graduales; son reorganizaciones del genoma realizadas bajo el control de la propia célula, que es capaz de reescribir parte de su propio ADN.

Se observará que el panorama ha cambiado por completo. En este nuevo entorno, la novela de Crichton se ve como lo que es, un ejercicio de fantasía sin la menor posibilidad de convertirse en algo real. Es evidente que el óvulo de un cocodrilo no puede poseer la composición epigenética necesaria para hacer posible que se desarrolle en él un embrión de dinosaurio. De hecho, un intento así sería aproximadamente semejante –guardando las distancias– al de tratar de ejecutar un programa escrito para un sistema operativo en otro diferente e incompatible. Algo evidentemente imposible.

El concepto de especie podría quizá redefinirse teniendo en cuenta estos hallazgos modernos de la biología. Así, por ejemplo, la infertilidad de las mulas (híbridos de yegua y burro) podría deberse a la incompatibilidad epigenética de ambas especies, cuyos ADN son lo bastante próximos entre sí para hacer posible la hibridación en primera generación, pero no la proliferación posterior.

Craig Venter

Un caso semejante lo proporciona el experimento de biología sintética realizado por J. Craig Venter cuando su equipo trasplantó el ADN de una célula de Mycoplasma mycoides a una célula de Mycoplasma capreolus, dos especies de microorganismos con genomas muy sencillos, muy próximos entre sí. El experimento tuvo éxito, por lo que fue saludado como el primer cambio de especie realizado experimentalmente por el hombre a través de la ingeniería genética. Pero sólo fue posible porque estos dos micoplasmas son tan semejantes, y sus genomas tan sencillos, que es muy probable que ambos compartan el mismo complejo epigenético (el mismo sistema operativo), del mismo modo que comparten gran parte de sus genes.

Por otra parte, como indiqué en otro artículo, quizá el concepto de especie biológica no deba aplicarse a las bacterias, lo que de confirmarse obligaría a modificar la categorización del experimento del equipo de Venter.

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Manuel Alfonseca
Cuarto artículo de una serie de cuatro