M O L W I C K
  

María José T. Molina

TGECV

TEORÍA GENERAL DE LA EVOLUCIÓN CONDICIONADA DE LA VIDA

Genotipo y fenotipo

La relación lógica entre genotipo y fenotipo ayuda a explicar el eslabón perdido, los saltos evolutivos y las modificaciones en el código genético de los cromosomas.

IV.2.b) Eficacia y optimización

IV.2.b.1 Fenotipo como eficacia del genotipo

  • Evolución dirigida.

    Si se admite la existencia de variabilidad genética no aleatoria en el genotipo y, de hecho, que la mayoría de ellas no pueden serlo en genomas o sistemas complejos por la interrelación que necesariamente tendrán, y mucho menos en el caso de un salto evolutivo que puede generar lo que se conoce como eslabón perdido, es fácil aceptar las modificaciones en el genotipo por condiciones medio ambientales tal y como propuso Lamarck.

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     "Nuestros cromosomas están plagados de autoestopistas, de 'elementos móviles', que van saltando por el genoma e insertando nuevas copias de sí mismos durante el viaje. Estos parásitos, que componen casi la mitad del genoma humano, destruyen pero también crean"

    El País 28-02-2001

    Una célula que ha tenido que mantener a lo largo de toda su vida una membrana más dura que la inicialmente prevista, y que ha hecho modificaciones en su mecánica interna para crear ciertas proteínas más eficaces para su membrana y que obviamente las tiene en su fenotipo, si puede transmitirá esa información a su descendencia a través del genotipo, como haría cualquier ser vivo.

    Siempre hay aspectos que se pueden mejorar en el fenotipo y no solo por motivos medio ambientales, seguramente en animales superiores estos aspectos se cuentan por millones.

    Obviamente, las mejoras más eficaces tendrán más éxito en la vida y en el mecanismo de selección natural, pero el origen de la evolución es la mejora inicial a través de la variabilidad genética no aleatoria.

    Por ejemplo, en biología celular podemos imaginar la existencia de dos proteínas, parecidas en su estructura, con funciones independientes y creadas por dos genes diferentes pertenecientes al genotipo, y que, con una pequeña modificación, una de ellas pueda ejecutar las tareas de ambas. Esta pequeña modificación supondría una mejora de la eficacia puesto que permitiría la supresión del código genético necesario para crear la proteína ahora redundante.

  • Diferenciación sexual.

    Por otro lado, la diferenciación sexual nos permite elegir entre dos líneas de evolución diferente para conseguir el objetivo de mejora de los seres vivos y, en definitiva, de la vida. De alguna forma debe existir un mecanismo que nos permita elegir el genotipo o fuente óptima en cada caso particular. Si un gen es operativo o significativo, debe ser por alguna razón o motivo y habrá existido un momento en el cual se ha determinado su significatividad.

    La información genética o genotipo no solo está compuesta de instrucciones para desarrollar el nuevo ser sino que también incorporará condiciones de desarrollo de dichas instrucciones, es lo que se conoce como epigenética. Un ejemplo clásico parecido podría ser la existencia de marcadores de cuándo un gen ha de comportarse como dominante, aunque es muy dudoso porque tendríamos un problema cuando los dos genes tuviesen ese marcador de expresión en el fenotipo.

    Lo que sí es más factible es que incorpore información relacionada; como de cuántas generaciones de antigüedad tiene una parte del genotipo o código genético ó de si una determinada parte del genotipo se considera de carácter estructural, lo que sería similar a marcarlo como dominante pero distinto conceptualmente.

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     "Avance científico y sociedad.
    Mucho que aprender.

    Los genes de cada organismo incluyen toda la información para las propiedades de dicho organismo y también codificaninstrucciones reguladoras que, cuando se ejecutan, determinan cómo debe expresarse esta información..."

    El País 26-11-1992. Eric H. Davidson.

    También, de alguna manera, incorporará información de interdependencia entre distintas partes del genotipo o código genético, es decir, que el desarrollo de una parte en el fenotipo implique el desarrollo de todas las partes marcadas o identificadas por cualquier otro método o mecanismo.

  • Copia de seguridad.

    Actualmente está admitido que gran parte del código genético contenido en el genotipo no se utiliza en el desarrollo del nuevo ser; basta recordar una de las presentaciones en prensa del genoma humano, donde lo que más llamaba la atención era lo pequeño que era y la cantidad de código genético no operativo que tenía el cromosoma Y. Parece que la naturaleza no elimina la parte de código genético que se ha modificado sino que guarda una copia por si acaso. No se sabe muy bien para qué la quiere, pero un programador experimentado entendería perfectamente las diferentes utilidades que se le puedan dar a un código no operativo en la configuración de cualquier programa informático. En cualquier caso, tienen que estar marcadas o identificadas de alguna forma la parte de código operativo del genotipo y la que no lo es.

    Al igual que cualquier programador, si los seres vivos dispusiéramos de esta información relacionada y de métodos que nos permitieran reducir el riesgo de la introducción de nueva información genética en nuestro genotipo, por las consecuencias que pueda tener para el nuevo ser al desarrollar el fenotipo, podríamos efectuar muchas más modificaciones que en caso contrario.

  • Saltos evolutivos y eslabón perdido.

    Otro argumento para mejorar la eficacia de la información genética nos lo proporciona el llamado salto evolutivo, con independencia de cuál haya sido su razón y de si provoca un eslabón perdido o no. En estos casos el rechazo a que se haya producido el salto evolutivo por mutaciones aleatorias es mucho mayor, pues dificultaría enormemente la existencia de un determinado eslabón perdido o de grandes huecos en el registro fósil.

    Una vez producido el salto evolutivo, en los primeros momentos habrá infinidad de código genético redundante y de funciones que se llevan a cabo de formas diferentes, aunque produzcan el mismo resultado; el siguiente paso de la genética evolutiva a la reestructuración acaecida será una simplificación y sistematización del código genético. Una vez llevada a cabo esta racionalización, la naturaleza estará en disposición de seguir añadiendo pequeñas modificaciones en el genotipo que mejoren y amplíen las capacidades del ser vivo.

    Estos pasos se producen en cualquier sistema de impulso vital, siendo el más fácil de entender el ejemplo de un programa de ordenador, según se está programando se va añadiendo código que ejecuta funciones adicionales o que mejoran la eficacia de las funciones ya presentes en el programa, pero llega un momento que el programador se da cuenta de que muchos añadidos tienen partes comunes o muy similares y que, cada vez que modifica una de ellas, para mantener la coherencia del programa y permitir seguir añadiendo funciones, debe modificar cada una de las funciones existentes. Entonces se hace necesaria una reestructuración, salto cualitativo o salto evolutivo que, aunque suponga un trabajo considerable, será más que rentable. Además, normalmente la nueva versión será bastante diferente a la anterior, provocando la apariencia de un supuesto eslabón perdido.

    Este hecho es imaginable que se le haya presentado a la naturaleza en muchas ocasiones a lo largo de la historia. Sin embargo, es bastante inimaginable que se pueda producir por el simple mecanismo de mutaciones aleatorias seguidas de la selección natural.

    Otro ejemplo todavía más esclarecedor será el trabajo de un programador cuando se le pide que unifique en un solo programa dos programas similares existentes pero con ventajas individuales.

    Seguro que el lector puede pensar en ejemplos reales en su vida normal o profesional en los que ha seguido un proceso similar. Y seguramente, también podrá encontrar acontecimientos históricos con una dinámica similar, pensemos por ejemplo en la promulgación de la Constitución española, y todos sus efectos sobre las leyes derivadas del sistema jurídico español.

IV.2.b.2 Optimización de la evolución desde el origen de la vida  

  • Escasez de recursos y selección natural.

    Indudablemente la naturaleza se encuentra en un mundo donde los recursos son escasos y la mayor parte del tiempo se ha de utilizar en sobrevivir y la supervivencia de la descendencia no está garantizada.

    Los sistemas de impulso vital tienen la característica de necesitar evolucionar lo más rápidamente posible en el genotipo, no siempre es suficiente con hacerlo bien sino que, en ocasiones, hay que ser los mejores; porque el mecanismo de la selección natural puede tener mucha fuerza y actúa de cierre del sistema, eliminando al más lento en conseguir mayor poder sobre el mundo real, adaptándose al entorno o adaptando el entorno a ellos mismos.

    En otras palabras, una de las funciones más importantes de la selección natural es la de actuar como acelerador de la evolución.

    Una característica derivada de la velocidad de la evolución y de la escasez de recursos desde el origen de la vida es la optimización de los recursos evolutivos, ya que permite aumentar dicha velocidad.

    Estas dos características tienen una fuerza especial por el propio diseño de la vida que impone una constante competencia y lucha entre los seres. Por la importancia tan desmesurada, estas características pasan a considerarse verdaderos objetivos de la evolución de los sistemas de impulso vital.

    Con independencia de lo anterior, existe una cuestión metafísica que implica directamente la rapidez en evolucionar como un objetivo importante. ¿Por qué el diseño de la vida en este mundo implica que muchos seres vivos se alimenten de otros seres vivos y muchos de ellos acaben de una forma un tanto cruel?

     

  • Diferenciación sexual y evolución en línea.

    La diferenciación sexual supone (aparte de otras múltiples consideraciones) un medio de acelerar los cambios en el genotipo al hacer posible incorporar en la información genética determinadas funciones que provienen del genotipo y fenotipo de otros seres vivos.

    Cuando se transmite la información genética sin necesidad de otro ser, solo se incorpora la experiencia de un individuo y es necesaria una nueva generación para incorporar al genotipo la experiencia de otro individuo, la evolución de una sola línea es muy lenta.

     
    Evolución en línea y con diferenciación sexual Evolución en línea y con diferenciación sexual

    Si se consigue unir diferentes experiencias o genotipos desarrollados en fenotipos, la evolución será mucho más rápida y rica, ello implicaría la combinación genética con genotipos de otros individuos que habrán incluido algunas variaciones de su fenotipo y la posibilidad de utilizar el método de verificación de la información genética (VIG).

    La gráfica nos muestra la diferencia de incorporación de nuevas modificaciones genéticas con evolución en línea o con diferenciación sexual durante nueve generaciones y la importancia genética que ello puede tener.. Suponiendo que todos los individuos o seres tuviesen el mismo código genético o genotipo en el momento 0, después de 6 generaciones, las modificaciones acumuladas serían la tercera parte con evolución en línea que con diferenciación sexual; después de nueve, la novena parte...

    Obviamente, la evolución de origen externo será tanto mayor cuanto más adulto sea el individuo, especialmente en aquellas mejoras que afecten a funciones que solo se experimentan en la etapa adulta. Este efecto podría ser la justificación biológica, y no cultural, de la observación de que, en muchas especies, las hembras prefieren los genotipos de machos adultos; en contraposición a los machos, que las prefieren jóvenes porque tienen un cuerpo más fuerte para llevar a cabo la difícil y complicada tarea del desarrollo inicial del nuevo ser.

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     "Solución para un enigma de las abejas planteado hace 150 años.
    ...El gen csd es un invento importante que permitió la evolución de las hormigas, las abejas y las avispas así como sus complejas sociedades al permitir la evolución de la haplodiploidad".

    El País 10-09-2003. Cell.

    Un método intermedio entre la evolución en línea y la diferenciación sexual es la diferenciación sexual primaria o endogámica. Por ejemplo, las abejas tienen machos pero éstos fecundan siempre a la reina de su misma colmena. En este caso, es más probable que un sexo pase una copia de seguridad integra y el otro aporte algún tipo de mejora en el genotipo. Por tener este carácter endogámico el método de verificación de la información genética VIG no se podrá aplicar, al menos como lo hemos descrito; podría aplicarse, en todo caso, con un retraso generacional de forma que la verificación se realice entre modificaciones de distintas generaciones.

    Por otra parte, el hecho de no aplicarse el método VIG supone que se debe buscar la seguridad de la bondad de las modificaciones por otros medios; podría ser el de comprobación exhaustiva, como éste lleva mucho tiempo y trabajo, el sexo encargado de generar las modificaciones se debería descargar de trabajos pesados que ocupen el organismo. También puede ser que su vuelo sea más libre que el de las abejas que siempre están trabajando y al ser más libre, practica y mejora las técnicas de vuelo, en fin, alguna explicación tendrá el tema de los famosos "zánganos" Porque reconozco que este párrafo es pura especulación.

     

  • Importancia de la optimización del genotipo.

    Volviendo al tema de la importancia genética de la optimización de los recursos, cualquier repetición de un paso evolutivo o genotipo es un paso atrás, una pérdida de tiempo, de energía y de recursos.

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     "Se trata sencillamente de sacar el mejor rendimiento posible a las inversiones que se hacen, sean de tiempo o de esfuerzos".

    El País 02-10-2002. Congreso Nacional de Etología

    Ésta podría ser la causa por la cual algunas especies sacrifican al macho después de la unión de forma que la repetición de dicho paso evolutivo sea imposible. Está visto que la naturaleza se toma muy en serio este objetivo.

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     "Un estudio sobre el gato montés español propone modificar la teoría de la evolución"

    El País 10-01-1993. Journal of Neuroscience.

    Asimismo, ya he citado la posibilidad de asociar condiciones de desarrollo efectivo del carácter modificado en función de la existencia o no de otros caracteres relacionados. Así, es posible que una modificación se desarrolle en una generación posterior a la siguiente e incluso imponer esta condición para garantizar que los cambios realizados sean considerados operativos después de comprobar su utilidad en más de una generación.

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     "No cuestionamos la teoría de la evolución, pero...
    ... la inmensa ventaja evolutiva de adaptarse a diferentes ambientes mediante el mecanismo de matar células del cerebro de forma selectiva antes del nacimiento es que el animal retiene la capacidad de recuperar los rasgos eliminados si su medio ambiente cambia de forma brusca. Así el gato doméstico podría desarrollar nuevamente la visión en color si tuviera que volver a cazar de día".

    El País 15-01-1993. Journal of Neuroscience.

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     "La herencia de los rasgos adquiridos.
    ... algunos estudios experimentales 'demuestran la existencia de la herencia de ciertos caracteres adquiridos, y la clave está en que esos caracteres adquiridos tienen que haber dejado una huella en los espermatozoides u óvulos para que se pueda transmitir a su descendencia'. Y pone como ejemplo una cepa de ratones marrones..."

    El País 10-05-2008 Grandes dogmas caídos

    Este mecanismo se puede justificar desde el prisma del objetivo de rapidez y optimización de la evolución; pensemos, por ejemplo, en cambios genéticos de origen medio ambiental, si estos cambios fuesen directamente operativos en la generación siguiente correríamos el riesgo de tener que deshacer estos cambios genéticos si los cambios medio ambientales no son estables a largo plazo, y deshacer también todos los cambios y ajustes derivados de los mismos; en definitiva, una pérdida de tiempo.

     

  • Variabilidad genética y fenotipo.

    Como he comentado en el apartado de Garantía y Seguridad, con el método de verificación de la información genética VIG, y otros, se pueden hacer muchas más modificaciones en el genotipo sin poner en peligro la viabilidad del nuevo ser vivo o fenotipo. El número de modificaciones en el genotipo que se realizan en cada generación es tan alto que si no se pudiese aplicar de forma efectiva el método VIG el nuevo individuo no tendría grandes perspectivas de futuro. Esto es un hecho verificado, puesto que en la naturaleza contamos con casos en que ocurre exactamente lo que estamos comentando, se trata del caso de los hijos que puedan tener dos progenitores que a su vez sean hermanos; el método VIG se aplicará pero, por existir multitud de modificaciones recientes y comunes, no efectuará su función de filtro con la suficiente eficacia, lo que provocará daños visibles e importantes en la descendencia.

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     "...secuenciación completa del pequeño cromosoma Y humano...
    ...contiene 78 de los aproximadamente 30.000 genes que componen el genoma humano...
    ... Se ha calculado que en una sola generación el cromosoma Y varía en 600 unidades".

    El País 21-06-2003. Nature

    El hecho citado tiene una importancia genética elevada por suponer una prueba evidente de la cantidad de modificaciones que se realiza en cada generación e indirectamente de su no aleatoriedad pues, con multitud de mutaciones aleatorias en cada generación, el genotipo sería un pequeño caos, no ya para nosotros sino para la propia naturaleza a la hora de desarrollar el fenotipo.

    El efecto de mutaciones aleatorias sobre el fenotipo sería más grave cuando hablamos de funciones vitales al tener en cuenta la complejidad y sensibilidad del sistema; es decir, en funciones que prácticamente no pueden admitir cambios aleatorios, puesto que bastaría un pequeño error para producir la muerte o la no-supervivencia del nuevo individuo y la selección natural no permite este tipo de errores.

    Ejemplos de mutaciones aleatorias o modificaciones realmente aleatorias y con efectos devastadores los podemos encontrar en sucesos históricos como el lanzamiento de bombas atómicas al final de la Segunda Guerra Mundial en Japón y en las películas de los años 50 del siglo pasado.

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     "El 95% de la variabilidad genética actual existía ya cuando nació la especie...
    Siete científicos de Estados Unidos, Rusia y Francia publican hoy en Science el análisis más amplio realizado hasta ahora de la diversidad genética humana...
    En cada persona han analizado 377 marcadores en el ADN (llamados microsatélites) que evolucionan especialmente rápido, y por tanto detectan muy bien cualquier mínima variación hereditaria ocurrida desde que la humanidad actual surgió en África... hace unos 50.000 años..."

    El País 20-12-2002. Science

    En sistemas complejos la única forma de acercarse a la certeza absoluta sobre un aspecto concreto es su contrastación con una fuente independiente. Además si los cambios fuesen siempre por mutaciones aleatorias no tendría mucho sentido el método de verificación de la información genética VIG, puesto que, dada la magnitud del código genético, raramente se producirían en la misma posición.

    En el Estudio EDI - Evolución y Diseño de la Inteligencia se demuestra con claridad la existencia del método de verificación de la información genética VIG.

 

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