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TEORIA SINTETICA: CRISIS Y REVOLUCION
Máximo Sandín.
Dpto. de Biología,
Universidad Autónoma de Madrid ARBOR , N.º 623-624. Tomo CLVIII. Nov.-Dic. 1997.CSIC.Madrid.
Desde su mismo nacimiento, la teoría Darwinista adolecía de notorias lagunas que eran reconocidas por su autor. Tanto la observación de las especies naturales, como los datos del registro fósil, mostraban patentes discrepancias con dos de sus componentes centrales: la Selección Natural, y el cambio gradual, problemas que inquietaban profundamente a Darwin y a algunos de sus seguidores.
Pero estos problemas, claramente observables, fueron "resueltos" de una forma teórica por los modelos matemáticos de la Genética de Poblaciones, con lo que a mediados de este siglo, el Darwinismo se consolidó en forma de Teoría Sintética Moderna, modelo evolutivo aceptado mayoritariamente desde entonces por la comunidad científica.
Mientras tanto, observaciones contemporáneas provenientes del campo de la Embriología, sumaban nuevas discrepancias entre los datos observados y el Modelo Teórico.
Esta discrepancia ha llegado a su punto máximo a partir de los descubrimientos de la Genética Molecular, y especialmente de la Genética del Desarrollo. La implicación de elementos móviles, virus endógenos, secuencias repetidas, genes homeóticos .... en la transmisión de información genética, y la complejidad de su actuación durante el desarrollo embrionario, ha convertido dicha divergencia en abierta contradicción.
Estas evidencias contradictorias con su modelo teórico fundamental, han conducido a la Biología, a una situación que se corresponde con lo que Thomas Kuhn define como crisis en la Ciencia.
En este contexto, los crecientes indicios de origen viral para las secuencias antes citadas, junto con la capacidad de los virus para integrarse en los genomas animales y vegetales, aportaría un mecanismo evolutivo de carácter infectivo susceptible de dar respuesta a los problemas antes mencionados.
La confirmación de esta hipótesis constituiría lo que para Kuhn es una "revolución científica" y el subsiguiente cambio de Paradigma ya que afectaría, no sólo al mecanismo evolutivo, sino también a su interpretación y significado.
LA GENETICA DE POBLACIONES: DE LAS MATEMATICAS A LA
NATURALEZA.
Pero ahora admito... que en ediciones anteriores de mi "Origen de las especies"
probablemente atribuí demasiado a la acción de la Selección Natural o a la
supervivencia de los más aptos... Antes no había considerado de manera suficiente la
existencia de muchas estructuras que no son ni beneficiosas ni dañinas; y creo que ésta
es una de las mayores omisiones hasta ahora detectadas en mi obra." Ch. Darwin, "El
origen del hombre".
La más autorizada crítica al contenido científico de su obra la inició el mismo Darwin. A la progresiva pérdida de importancia relativa de la Selección Natural como
mecanismo de la Evolución, añadió otro punto débil: el cambio gradual. Entre dudas y
reafirmaciones, él mismo escribió:
"¿Por qué, si las especies han descendido de otras especies mediante gradaciones insensiblemente diminutas, no vemos en todas partes innumerables formas de transición?. ¿Por qué no está toda la Naturaleza en confusión, en lugar de estar las especies como las vemos, bien definidas?".
Estos argumentos resultan tan demoledores que parece inconcebible que no hayan sido suficientes para replantearse seriamente la hipótesis del cambio gradual en el proceso evolutivo. Y tanto más cuanto estas observaciones no hacen sino apoyar los datos provenientes del registro fósil, ya que, según Darwin, si las transformaciones de unas morfologías en otras se produjeran de forma gradual, "...la cantidad de eslabones intermedios y de transición entre todas las especies vivas y extinguidas ha de haber sido inconcebiblemente grande". Y, evidentemente, esto no es así. De hecho, como él mismo reconocía, los más eminentes paleontólogos y los más grandes geólogos contemporáneos suyos, mantenían la inmutabilidad de las especies.
Es decir, una Teoría que trataba de explicar la variabilidad presente en la Naturaleza, parecía encontrar desde su nacimiento, serios problemas para ajustarse a ella, precisamente cuando se la observaba con detenimiento. Posiblemente, si los seguidores de Darwin en lugar de aferrarse a los conceptos que satisfacían sus prejuicios culturales, hubieran compartido con él sus dudas y su honestidad intelectual, el camino habría sido otro.
Pero el camino fue exactamente ese, es decir, un afianzamiento cada vez más sólido de los conceptos centrales de Selección Natural y cambio gradual, y un distanciamiento de la observación de la Naturaleza. En otras palabras, el nacimiento y consolidación de la Genética de Poblaciones.
El redescubrimiento de las leyes de Mendel y los modelos matemáticos de Fisher, Haldane y Wright, convirtieron la evolución en "un cambio gradual de sustitución de alelos". En palabras recientes de Mayr (97): "Los matemáticos demostraron convincentemente que, incluso mutaciones con ventajas relativamente pequeñas, eran
2.- El material genético es sólo la materia prima. Lo que dirige el proceso evolutivo es la Selección Natural.
La confianza en la capacidad explicativa de los modelos matemáticos hizo escribir a Dobzhansky (51): "La Evolución es un cambio en la composición genética de las poblaciones. El estudio de los mecanismos de evolución es competencia de la Genética de Poblaciones".
De este modo, se establecieron las bases de la concepción mayoritaria actual de la Evolución: el cambio evolutivo es un proceso gradual de variación en las frecuencias génicas en el seno de una población, canalizada por la Selección Natural. Los acontecimientos a mayores escalas, desde el origen de nuevas especies hasta las tendencias a largo plazo en los cambios evolutivos, representan el mismo proceso extendido en el tiempo, "no es más que una extrapolación y ampliación de los acontecimientos que tienen lugar en el seno de las poblaciones y especies" (Mayr, 66).
Sin embargo, la fragilidad de esta concepción quedó pronto puesta de manifiesto dentro de la propia perspectiva de la Genética de Poblaciones: la especiación, el supuesto paso inicial para extrapolar los cambios en las frecuencias génicas en el seno de una especie a los "acontecimientos a mayores escalas", es decir, a la Evolución, encontraba serios problemas. En base a sus criterios, el paso de una especie a otra implicaría una sustitución de, al menos, una docena de genes. Y, dada la disminución del tamaño efectivo de la población que se ha de producir para la sustitución de un alelo por otro mediante el proceso de Selección Natural, la consecuencia sería la extinción de la especie. Es lo que se conoce como "el dilema de Haldane" (57), uno de los pioneros en la elaboración de los modelos matemáticos de la Genética de Poblaciones.
Pero la respuesta a este dilema matemático tal vez se pueda encontrar (aunque a alguien le parezca extraño) en la observación de la Naturaleza: la Selección Natural favorece la variación geográfica de las especies como adaptación a las condiciones específicas de las distintas áreas que ocupan, pero esa diversificación se produce siempre en el seno de la especie. En palabras de Goldschmidt (40): "Las subespecies no son especies incipientes, son callejones sin salida ... Los caracteres de las subespecies son como gradientes, el límite de la especie se caracteriza por un salto, una discontinuidad sin intermedios en muchos caracteres".
En cualquier caso, el problema fundamental no parece ser el de explicar la especiación como resultado de la Selección Natural actuando sobre cambios en las frecuencias génicas. El verdadero "dilema" es cómo extrapolar la especiación, en su concepción de aislamiento reproductivo, a los grandes cambios de organización morfológica, fisiológica y genética que se han producido a lo largo de la Evolución.
En 1977, el biólogo francés P. Grassé escribía sobre la comprobación en la Naturaleza de la actuación de la Selección Natural: "...Es sencillamente la observación de factores demográficos, de fluctuaciones locales de genotipos y de distribuciones geográficas. ¡A menudo las especies observadas han permanecido prácticamente sin cambios durante cientos de siglos!". La constatación de este fenómeno, se ha plasmado finalmente en la " Teoría del equilibrio puntuado", propuesta en 1972 por los paleontólogos Eldredge y Gould. Sus dos postulados son:
1º.-La estasis : la mayoría de las especies no exhibe cambio direccional alguno durante su estancia sobre la tierra. Aparecen en el registro fósil con una apariencia muy similar a cuando desaparecen. El cambio morfológico es generalmente limitado y no direccional.
2º.-La aparición repentina : en cualquier área local de una especie, que no surge gradualmente por la transformación paulatina de sus antecesores, sino que aparece plenamente formada, y establecida en el registro fósil.
Estos son los hechos observados. Veamos ahora la interpretación: la aparición de una nueva especie tendría lugar de una manera rápida "en términos geológicos" (Gould, 94), y su origen sería responsabilidad de la Selección Natural actuando sobre grupos pequeños aislados en la periferia del área geográfica ocupada por la especie ancestral. Si esa nueva especie adquiera alguna ventaja sobre la original, la sustituiría rápidamente en el área central, con lo que su aparición sería rápida en el registro fósil.
Hay que decir que todavía no se ha encontrado en el registro fósil el menor vestigio de este proceso. Pero además, volvemos al problema de la asociación de especiación con evolución. Una concepción que Steven M. Stanley sitúa en el lugar que le corresponde en su libro "The New Evolutionary Timetable" (1981): "Supongamos hipotéticamente que queremos formar un murciélago o una ballena, separados por su antecesor común por algo más de 10 millones de años" (hace 65 millones de años los mamíferos eran unos pequeños animales indiferenciados, y efectivamente, hace 50 millones de años ya existían Icaromycteris , murciélago de morfología actual y Basilosaurus, que a pesar de su denominación, era una ballena de 18 metros de largo) "mediante un proceso de transformación gradual... Si una cronoespecie media dura un millón de años, o incluso más, y tenemos a nuestra disposición sólo diez millones de años, entonces sólo tenemos diez o quince cronoespecies... para formar una sucesión continua de descendencia conectando nuestro diminuto mamífero primitivo con un murciélago y una ballena. Esto es evidentemente absurdo. Las cronoespecies, por definición pasan gradualmente de una a otra, y cada una de ellas muestra muy poco cambio. Una cadena de diez o quince de éstas podría llevarnos de una pequeña forma de tipo roedor a otra ligeramente diferente, quizá representando un nuevo género, ¡pero no a un murciélago o a una ballena!". En definitiva, si las especies se originan en "instantes geológicos" y después no cambian fundamentalmente en mucho tiempo, parece claro que los grandes cambios evolutivos (la macroevolución), no pueden tratarse de una sencilla extrapolación de las sustituciones alélicas en el seno de una población. Y si el cambio gradual no puede observarse en el registro fósil y no presenta el menor vestigio en especies vivas, parece razonable pensar en la posibilidad de que exista otro mecanismo de cambio.
Esta es exactamente la conclusión a la que llegó en 1940 R. Goldschmidt: deberían de existir "macromutaciones", es decir, mutaciones de efecto instantáneo con gran efecto sobre la variabilidad de los individuos. No parece necesario recordar la cruel reacción de sus colegas "ortodoxos" defensores de la Teoría Sintética. Los resultados de estas macromutaciones, a los que denominaron "monstruos sin esperanza", no encontrarían pareja con quien acoplarse, con lo que no tendrían sitio en el proceso evolutivo.
Pero el problema de una regla surge cuando sumamos todas las excepciones y nos encontramos un número considerablemente mayor que el correspondiente a los datos que la confirman. Porque si a las excepciones admitidas oficialmente añadimos las "ignoradas", que también aumentan cada día, ya no estamos hablando de un problema en la teoría, sino de una grave enfermedad.
En efecto, cada vez son más los mecanismos y procesos biológicos que tienen difícil encuadre dentro de la Teoría Sintética. Los elementos móviles, las secuencias repetidas, los genes homeóticos, las secuencias reguladoras, ... Todo esto, sometido, a nivel celular, a un complejísimo control de proteínas que "revisan" y "reparan" los errores de duplicación, que controlan el correcto funcionamiento celular y que se autorregulan entre sí. A nivel de desarrollo embrionario, por campos morfogenéticos que controlan con increíble precisión el proceso espacial y temporal de la formación de tejidos y órganos y que son capaces de corregir accidentes y reconducir el proceso. Y a nivel orgánico, por sistemas neuro-endocrinos de regulación que relacionan tejidos y órganos entre sí, bajo la protección de un complejo sistema inmunitario con una sorprendente capacidad de respuesta a agentes extraños.
La gran precisión con que funciona cada uno de estos mecanismos y la estrecha interconexión entre todos ellos, es decir, su calidad de sistemas complejos, cuyos elementos no pueden actuar como partes independientes, concede poco margen de actuación a los errores aleatorios como mecanismo de evolución. Pero si además tenemos en cuenta su capacidad de autorreparación, tanto a nivel celular como embriológico ¿qué campo de acción le queda a la Selección Natural para los cambios en los organismos que impliquen realmente evolución?
Esta pregunta ya es antigua. Mucho antes de conocerse estos complicados sistemas de control, regulación y reparación en los seres vivos, ya se planteaba la dificultad de la aparición gradual y al azar de órganos complejos, (problema que inquietaba a Huxley). Las respuestas dentro de la ortodoxia comprenden desde "dudas inteligentes" que, por ejemplo Gould (86) comparte con Goldschmidt: "...es demasiado difícil inventar una secuencia razonable de formas intermedias (es decir, de organismos viables y funcionales) entre antecesores y descendientes en transiciones estructurales cardinales...", hasta las respuestas simplistas de R. Dawkins (1986), según el cual la evolución gradual de órganos complejos "no es en absoluto un problema..." ya que "...está claro que un 5% de ojo es mejor que nada y un 10% de ojo mejor que un 5%...". Para él esta aparición "por partes" de los órganos sería la consecuencia directa de la actuación de la Selección Natural sobre el ADN. Así, desde la perspectiva del "Gen egoísta", cuyo objetivo para Dawkins es "alcanzar la supremacía sobre otros genes", y mediante la aplicación de cada vez más complejas fórmulas derivadas de la Genética de Poblaciones (Charlesworth et al., 94), en las que se ha de incluir el "coeficiente de selección" adecuado para que los cálculos resulten coherentes, se puede comprobar la actuación de la Selección Natural sobre las secuencias génicas.
Sin embargo, desde el punto de vista del desarrollo embrionario, el paso directo del gen al organismo, olvidando los complejos procesos ontogenéticos mediante los que se ejecuta la información del programa genético, "es una posición reduccionista insostenible" (Devillers et al., 90) ya que la expresión del genoma en el desarrollo se muestra como "un sistema organizado en niveles jerarquizados e interconectados en el que sus partes no se pueden tratar como elementos independientes entre sí".
La conclusión a que los nuevos conocimientos llevan a los expertos en Genética del desarrollo es que, "El papel de la Selección Natural en la Evolución se muestra poco importante. Es simplemente un filtro para las morfologías inadecuadas generadas por el desarrollo." (Gilbert et al., 96).
Estas contradicciones, que se van acumulando entre los distintos campos, ponen de manifiesto el estado de extrema debilidad en que se encuentra el concepto central de la Teoría Sintética. Ya en 1984, Prevosti, en un ensayo sobre la Genética de Poblaciones concluye: "...si no se admite la Selección Natural, hay que buscar un mecanismo alternativo que explique el origen de la información contenida en el programa genético de cada especie, en el que se basan sus propiedades funcionales. De momento, esta alternativa no se ha encontrado."
La situación parece adecuarse perfectamente a lo que T. Kuhn (1962) califica como crisis en la Ciencia. Como consecuencia de la actividad de lo que él denomina "ciencia normal", se llega a conocimientos que contradicen la interpretación habitual, con lo que surge una anomalía. Ésta conduce a una crisis cuya única posible solución es un cambio en el modo de ver y analizar el problema, es decir, un cambio de Paradigma.
Efectivamente, éste parece el problema fundamental que subyace en estas contradicciones. La proyección de los valores culturales y sociales, del modo de ver el mundo, a los fenómenos biológicos.
Si, como parece claramente establecido, en el origen y concepción de la Teoría Darwinista fueron determinantes los conceptos sociales y económicos de Malthus y Spencer junto con la visión del mundo propia de su época, en la actualidad, el fenómeno se ha acentuado de modo paralelo al afianzamiento del modelo económico basado en la libre competencia y en el azar como director, hasta el punto de que no sólo afecta al marco teórico de la investigación biológica, sino a los objetivos y al uso que se da a los resultados.
Pero aunque los evidentes y, a veces "espectaculares" hallazgos derivados de estos principios hagan pensar que se ha llegado a poder controlar los mecanismos de la vida, si la base teórica sobre la que se trabaja es una deformación de la realidad, los resultados y su interpretación llevan en sí mismos su parte correspondiente de deformación, aunque parezcan congruentes entre sí. En palabras del filósofo sefardí Benito Spinoza (Ética demostrada según el orden geométrico, 1675): "Las ideas falsas, es decir, inadecuadas y confusas, se suceden unas a otras con la misma necesidad que las verdaderas, es decir claras y distintas".
PARADIGMA Y CRISIS
Para T. Kuhn (62), los criterios que definen una revolución científica son los siguientes:
1.- Una teoría consigue resolver la/s anomalía/s que ha creado la crisis en el antiguo paradigma, lo cual conduce a otro nuevo, y
2.- Éste preserva gran parte de la capacidad de resolución de problemas concretos del viejo paradigma.
ellos en forma de "provirus" podría ser un mecanismo de adquisición de secuencias complejas de genes, disponibles para su eventual uso como respuesta o como consecuencia de estímulos o cambios ambientales. Este mecanismo justificaría los fenómenos saltacionistas observados sistemáticamente en el registro fósil y explicaría las profundas diferencias de organización genética y morfológica existentes entre los grandes taxones.
Una condición imprescindible para que este fenómeno fuera posible, es que estas secuencias de origen viral tuvieran un contenido con significado biológico, es decir, serían como "subrutinas" de los procesos vitales.
Naturalmente, esta propuesta fue ignorada por la ciencia oficial, cuando no ridiculizada por algunos científicos, y muy especialmente por el origen "espacial" que Hoyle atribuía a los virus. Una reacción, por otra parte, lógica, ya que tanto la hipotética actuación viral, como su posible origen, sitúan tal propuesta totalmente fuera del Paradigma, según el cual todos los seres vivos presentes en la Tierra provienen de la unión al azar de sus componentes químicos y la subsiguiente evolución en la que la Selección Natural, actuando sobre las moléculas, fue la fuerza impulsora desde el mismo origen (Rebec, 94).
Pero lo cierto es que los virus son unos extraños "organismos" difíciles de situar en el mundo viviente. No se pueden calificar como "seres vivos" ya que son "simplemente" una molécula de ADN o ARN envuelta en una cápsula proteica, a veces de forma sorprendentemente geométrica, que no crece ni se alimenta. Incluso pueden cristalizar sin perder sus capacidades. Sólo pueden existir porque se penetran en las células de los seres vivos, en las que, introducen su material genético y la pertinente información y utilizando las proteínas del huésped, hacen réplicas de sí mismos, que reinvaden otras células, en ocasiones destruyéndolas hasta dañar al organismo receptor. Este es su aspecto patológico, que por ser el más observable por sus efectos se suele considerar su carácter fundamental. Sin embargo, y no se sabe por qué, "en ocasiones" su material genético (en sentido amplio) se inserta en el genoma huésped, en un punto concreto que reconoce, y allí permanece en forma de "provirus" que puede mantenerse silencioso o codificar sus propias proteínas. Un aspecto interesante de este proceso es que los retrovirus (un tipo de virus ARN), una vez dentro de la célula y para poder insertarse, transcriben su molécula a ADN mediante su propia "transcriptasa inversa", que tiene de especial que no puede corregir los errores de copia (como ocurre en la replicación celular) con lo cual, las moléculas de ADN insertadas contienen frecuentes "mutaciones" del original. Otra característica de este fenómeno, de enorme interés, es que los "provirus" pueden ser "activados" por factores externos, de modo que escapan de su zona de inserción (en ocasiones arrastrando consigo fragmentos de ADN celular) y, tras reconstruir su cápside, adquieren nuevamente carácter infeccioso. Se han identificado una serie de factores inductores de esta activación: excesos o defectos de ciertos nutrientes, radiaciones ultravioletas y sustancias químicas extrañas a la célula.
Hay que reconocer que todas estas características en un ser no exactamente "vivo" resultan, cuanto menos, extrañas. Es difícil imaginar por qué son así y cómo se han producido. Sin embargo, en la explicación que normalmente se encuentra en los libros de texto el problema está resuelto: son fragmentos de ADN o ARN que "de algún modo" al azar (es decir, ¿ha ocurrido miles de veces?) han escapado de la célula (¿de distintos tejidos y de distintos taxones?); y, se supone que también "de algún modo",
han adquirido todas sus complicadas capacidades entre las que está el insertarse en un punto concreto del ADN de una célula específica de cada especie a la que "infecte".
Pero además hay otra alternativa que puede convencer a las personas que encuentren poco razonable la anterior: desde la perspectiva del "ADN egoísta" los virus podrían ser el resultado final de la evolución.
Resulta sorprendente cómo desde una doctrina científica que se pretende racional y lógica, se solventen problemas fundamentales con "explicaciones" tan frágiles y superficiales. Y es que, en realidad, la mentalidad que subyace a este esquema mental es "no importa comprenderlo, el caso es que funcione", la cual parece una actitud poco científica que, por otra parte, ha llevado a una incongruencia muy extendida, que consiste en confundir el describir un proceso con comprenderlo.
Por lo tanto, vamos por el momento a ignorar estas supuestas "explicaciones" y a quedarnos con una razonable duda: hay que admitir que no se sabe, ni hay una explicación científica coherente de qué son y cómo se han producido estos extraños seres a caballo entre el mundo viviente y el no viviente. Lo que sí parece posible es intentar comprender su significado a partir de las consecuencias de su actuación dentro de la hipótesis de Hoyle. En otras palabras, dado que sus secuencias tienen la capacidad de integrarse en los genomas de una manera "infectiva", es decir, simultáneamente en un número considerable de individuos, si se encontrasen pruebas de que éstas tienen un contenido cuya expresión tiene "sentido biológico" es decir, se manifestasen como parte de procesos vitales normales, sería un indicio suficiente para plantearnos seriamente su carácter de elementos transportadores de información genética compleja, y por tanto fundamentales en la evolución de la vida.
Pero hay más, la posible confirmación de esta hipótesis no constituiría simplemente un cambio de matiz en la teoría ortodoxa que afectase solamente al mecanismo introductor de variabilidad. No se trata de sustituir simplemente un "error de copia" por un proceso de integración vírica. La integración simultánea en numerosos individuos de secuencias de contenido biológico complejo (es decir, la integración de un sistema complejo dentro de otro) cambiaría radicalmente no sólo el proceso, la identidad del agente creador de nuevos caracteres, sino también el significado de este proceso. La nueva especie surgiría repentinamente, mediante un cambio sustancial (tal como se observa en el registro fósil) y común a un considerable número de individuos "infectados", lo que haría posible su interfecundidad. La Selección Natural ya no sería la "fuerza impulsora" de la evolución. Simplemente sería el mecanismo de eliminación de los diseños defectuosos durante los larguísimos períodos de estasis evolutiva, durante la cual, los individuos aptos (no los "más aptos") se reproducirían sin mayores problemas, y con variaciones en aspectos no esenciales (en cuyo origen, por otra parte, no se pueden descartar los "errores de copia" de los retrovirus).
En definitiva, estamos hablando de una revolución en el sentido estrictamente kuhniano. Primero, porque la confirmación de esta hipótesis resolvería los dos problemas fundamentales sin solución desde la perspectiva del actual paradigma:
1.- Los fenómenos saltacionistas que se observan sistemáticamente en el registro fósil, mediante la integración de secuencias complejas de genes, y
vida en la Tierra, el origen de la primera célula, el de los organismos multicelulares, la aparición de todos los grandes taxones conocida como la "explosión del Cámbrico" y los repentinos cambios de organización animal y vegetal observados en el registro fósil. Todos ellos resultan cada vez más difíciles de explicar en términos de la Selección Natural actuando sobre mutaciones al azar, a medida que aumentan los conocimientos sobre la complejidad y estabilidad de los procesos biológicos.
Vamos, por tanto, a permitirnos una breve referencia a unos conceptos que pueden aportar un modelo teórico en el que situar dichos "hechos fundamentales". Se trata de las características o propiedades de la materia a la luz de los sorprendentes descubrimientos de la Mecánica Cuántica, (una denominación poco afortunada, porque los fenómenos descubiertos pueden ser calificados de todo menos de mecánicos).
De un modo esquemático se pueden resaltar tres de sus aspectos básicos fundamentales.
El primero, es que las partículas subatómicas, los componentes últimos de la materia, no tienen una "entidad individual" (no son partículas en un sentido material), sólo existen en función de sus relaciones con las demás. Es decir, que su aparición en forma de átomo habría de ser simultánea.
El segundo, que la energía/materia producida por estos "sistemas de partículas" se organiza en "cuantos" discontinuos que ascienden (saltan) de nivel de organización desde los átomos hasta el universo. Estos sistemas tienen la característica de que, a su vez, están formados por sistemas de nivel inferior (totalidades) que interactúan entre si, de modo que "el todo es más que la suma de sus partes".
El tercero, que los electrones se presentan con una doble cualidad. Son partícula y onda, condiciones que son opuestas y al mismo tiempo complementarias, de modo que su estado en un momento dado, no se puede expresar más que en términos de probabilidad.
Estas propiedades, tan diferentes de la concepción materialista de la mecánica (esta sí) newtoniana, son asumidas por la comunidad científica, a pesar de su difícil "visualización" dentro de nuestros esquemas mentales.
Pero, dado que se aceptan como propiedades de la materia y los seres vivos son (somos) evidentemente materiales, cabe preguntarse si estas propiedades forman parte constituyente de su esencia, y por tanto de sus cualidades, lo cual condicionaría los mecanismos del proceso evolutivo.
En efecto, aunque el inevitable reduccionismo conduce a estudiar a los seres vivos, o aspectos parciales de éstos, como si fueran entidades independientes, parece claro que el concepto de "organismo independiente" tiene, en la naturaleza, poca entidad real. Los seres vivos se autoorganizan (es decir, sólo pueden existir) mediante intensos intercambios con su entorno que, a su vez, está organizado como un ecosistema dinámico y complejamente interrelacionado. El conjunto de ecosistemas también conforma un sistema de formas vivas y no vivas de distintos niveles entre los que existen interconexiones e interdependencias. Finalmente, toda la biosfera constituye un gran ecosistema dinámico y autorregulado.
Descendiendo a niveles inferiores, los propios organismos son, a su vez, sistemas abiertos formados por unidades que constituyen órganos, cuyo funcionamiento es coordinado con otros, cada uno de los cuales está formado por células, complejísimos sistemas que incluyen mecanismos de transformación de energía, redes de información y regulación, generación de estructuras internas y externas, ... Todos estos niveles tienen en común la propiedad de que el todo es más que la suma de sus partes, cada una de las cuales no puede existir si no es en función de la existencia de las demás. En este contexto, menos aún se pueden considerar a los genes como una entidad individual ya que su actividad (su existencia) depende de la interacción coordinada de un considerable número de proteínas reguladoras, histonas, ARN, incluso de otros genes o grupos de genes que han de actuar de forma sincrónica.
En definitiva, los procesos biológicos constituyen (y están constituidos por) sistemas que se integran distintos niveles "cuánticos", cada uno de los cuales funciona como un todo. Y esto no es una metáfora, sino una explicación racional de la realidad elaborada como resultado de la reunión e interrelación de las descripciones científicas ortodoxas de cada uno de los elementos mencionados.
¿Tienen, por tanto, estas propiedades de la materia viva alguna implicación en las características del proceso evolutivo? Hay indicios que hacen pensar seriamente que sí. Y un caso verdaderamente espectacular lo constituye un fenómeno crucial para la comprensión de los procesos evolutivos y biológicos en general: el origen de la célula eucariota y, por tanto, de los primeros sistemas componentes de los seres vivos.
La formación de la primera célula eucariota, ese complejo entramado de procesos tan exquisitamente interconectados, que resulta verdaderamente difícil de justificar desde el punto de vista ortodoxo (Gesteland et al., 93) como resultado gradual de procesos químicos más o menos aleatorios, ha sido explicada por L. Margulis y D. Sagan (85) de una forma tan convincente, que ha pasado a formar parte de los pocos procesos evolutivos que se pueden contar como científicamente demostrados, tanto desde el punto de vista morfológico como funcional. La inclusión de una bacteria tipo Prochloron , y de bacterias aeróbicas semejantes a Paracoccus o Rhodopseudomonas , dentro de otras, se admite como el origen de los cloroplastos y las mitocondrias. Del mismo modo se describe el origen de los microtúbulos celulares, identificables para los autores en las espiroquetas.
La interpretación de este fenómeno, obviamente un paso fundamental en la evolución de la vida, ya que se trata de la aparición de los elementos constitutivos de los seres vivos, es calificada por los propios autores como un proceso de endosimbiosis ocasional y aleatorio, (es decir, una bacteria asimiló a otras pero no las digirió), lo cual le confirió una ventaja selectiva sobre las otras. Pero, independientemente de que difícilmente una célula eucariota pueda superar la enorme capacidad reproductora de las bacterias, también es posible otra interpretación: si el proceso que podríamos calificar de fundamental en la aparición de los eucariotas se produjo como resultado de la unión de varios "sistemas complejos" ¿no es posible que éste sea el mecanismo evolutivo principal? Ya hemos discutido la extremada interdependencia de los procesos celulares, y las bacterias son sistemas, totalidades, lo que Koestler denominó holones. Esta integridad hace que, por extraño que parezca, tengan que aparecer de repente (las totalidades como los " cuantos" de los físicos no pueden surgir gradualmente). Esto explicaría la esterilidad de los intentos de buscar el origen de la vida en moléculas
Este podría ser el mecanismo por el que se introdujeran en las células secuencias genéticas complejas con nueva información (de misterioso origen, hay que admitirlo) que hiciese posible los cambios tan drásticos y globales que necesariamente deberían producirse para justificar los complejos fenómenos antes señalados.
Y este mecanismo podría explicar el más sorprendente fenómeno evolutivo de que se tienen pruebas materiales irrefutables: la llamada "explosión del Cámbrico". La aparición repentina y simultánea (en sentido estricto), en estratos inmediatamente superiores a los que contenían la sencilla fauna Ediacarense, de todos los grandes tipos de organización, de todos los grandes Phyla actuales de vida animal, desafía totalmente a la teoría evolutiva convencional. Se han identificado espongiarios, equinodermos, moluscos, poliquetos, onicóforos, artrópodos, e incluso posibles antecesores de los cordados, y por tanto de los vertebrados.
¿Cómo se explica esta súbita revolución que produjo, en un episodio sin precedentes, estructuras tan complejas como antenas y patas articuladas, cubiertas rígidas, conchas, caparazones, pinzas, ojos, paletas natatorias, bocas y tubos digestivos?
La superficial explicación ortodoxa es "una radiación adaptativa en un entorno vacío". Pero es evidente que este "acto de fe" no se sostiene ni siquiera admitiendo todo el tiempo del mundo para que ocurriera, porque aunque este fenómeno pudiera justificar (?) la colonización de distintos nichos (existen excavadores, nadadores, tubícolas, rastreadores de fondo, etc.) ¿cómo explicar los enormes cambios genéticos y embriológicos que implican la aparición de todos los tipos de organización actual?
El paleontólogo S. J. Gould (86) hace uso, una vez más, de la "duda inteligente" para analizar este fenómeno: "Si la evolución se produjese de la manera comúnmente admitida, es decir, como resultado de adaptaciones al ambiente mediante cambios graduales, lo que encontraríamos inicialmente serían unos pocos diseños generales y gran variabilidad dentro de cada uno de ellos. Sin embargo, encontramos exactamente lo contrario".
Y esta contradicción global con la teoría ortodoxa no sólo se encuentra en el paso inicial y en el resultado final (cabría esperar que la situación actual fuera la inversa a como "debería de ser" la inicial, es decir, mayor variedad de organizaciones y menor variabilidad dentro de ellas y también es al contrario) sino en los pasos intermedios: las apariciones de los grandes taxones (peces, anfibios, reptiles, aves, mamíferos) son igualmente repentinas e igualmente difíciles de justificar mediante cambios graduales e individuales, ya que, las grandes remodelaciones de su organización, tanto morfológica como genética, implican cambios simultáneos en muchos caracteres interdependientes (para más amplia discusión, ver "Lamarck y los Mensajeros", Sandín, 95). Pero no sólo los grandes tipos de organización, sino también las variaciones dentro de ellos, tanto en animales como en plantas, tienen una pauta semejante a la del "equilibrio puntuado" de las especies. Como nos muestra la Sistemática Cladística, esas repentinas apariciones (que muestran, por cierto, una gran variabilidad inicial) suelen estar asociadas con épocas de "disturbios geológicos" y muy frecuentemente con grandes y periódicas extinciones previas (Rampino y Stothers, 84), cuyas consecuencias tienen poco que ver con la Selección Natural, (a no ser se que acepte como "supervivencia de los que sobreviven"). En estas extinciones, que a pesar de ser masivas tienen unas curiosas características selectivas (algunas especies sobreviven, no se sabe por qué) que tanto
sorprenden a los paleontólogos, están implicados claramente, al menos en los últimos 250 millones de años, asteroides de diversos tamaños y en distinta cantidad, caídos sobre la Tierra, por lo que honestamente no se puede descartar totalmente la hipótesis de Hoyle. Es decir, ya sea por su posible actuación como transportadores de nuevos virus, ya sea porque sus efectos sobre los ecosistemas activasen virus previamente existentes, el "doble carácter" de éstos justificaría, tanto la aparición de nuevas características biológicas como (al menos) algunas de las extrañas extinciones selectivas.
Naturalmente, para que esto fuera posible, habría que admitir que las secuencias virales, ya sea de forma individual o mediante una combinación de ellas, traduzcan proteínas con "contenido biológico", es decir, susceptibles de formar parte de procesos biológicos normales. La actitud científica ante esta hipótesis, a la que hemos llegado siguiendo argumentos estrictamente racionales, no debería ser de rechazo ante esta difícilmente explicable condición de los virus, sino de intentar comprobar si existen pruebas objetivas que permitan tener en cuenta esta posibilidad.
LA FUNCION DE LOS VIRUS EN LA NATURALEZA
Si los virus comparten con las bacterias la doble condición de agente patógeno (destructor) y de unidad básica de la vida (constructor), quizás la pregunta no debería ser cuál de sus condiciones es la predominante, ya que desde la perspectiva antes expuesta, ambas condiciones opuestas serían, a su vez, complementarias. La pregunta que surge de la doble condición sería: ¿bajo qué condiciones se manifiesta uno u otro carácter?. Como punto de partida de la búsqueda de una respuesta, hemos de considerar que si las bacterias se han mostrado como base fundamental no sólo en el origen de los seres vivos, sino en el funcionamiento de la vida, su aspecto "negativo" sería consecuencia de algún factor que rompe el equilibrio natural de su actividad. No parece necesario revisar aquí "por qué" las bacterias que actúan normalmente en nuestro tubo digestivo se convierten en patógenas, o en qué condiciones "surgen" los brotes epidémicos bacterianos en las poblaciones humanas.
¿Es posible encontrar en la doble condición de los virus una función semejante a la bacteriana?. En otras palabras, ¿son los virus un (misterioso) "caso especial" entre las distintas posibles manifestaciones de la vida, o son un elemento fundamental de ella?. Veamos que nos sugieren los datos:
En los genomas animales y vegetales se han identificado cantidades variables de ADN denominadas "virus endógenos". Existen diferentes tipos y la mayoría se consideran derivados de virus exógenos que "infectaron" las diversas especies en el pasado, y que se han convertido en endógenos mediante inserción en células germinales. Se están identificando, en número creciente, miles de secuencias de origen vírico que participan activamente en las funciones vitales de distintos tejidos (Coffin, 94). Algunas de estas secuencias se pueden considerar verdaderos "fósiles genéticos"; son provirus "antiguos" que han sufrido múltiples mutaciones, aunque todavía es posible relacionarlos con algunos retrovirus actuales, y al haber perdido sus zonas terminales (son partículas virales defectivas), han perdido su capacidad de salir de su zona de inserción. Pero otras, que no las han perdido, están en forma de elementos móviles o elementos transponibles (TE). Son secuencias de ADN capaces de moverse e insertarse, o insertar copias de sí mismas en distintas localizaciones del genoma. Estos elementos
tejidos de las distintas tetra1-alfaglobulinas humanas (Kim et al., 89) así como en otros mamíferos, invertebrados (Dnig y Lipstick, 94) y plantas (Mc'Clintock, 51).
Un caso muy llamativo es el de la bacteria Wolbachia, recién descubierta porque es tan pequeña que pasa por los filtros que habitualmente se utilizan para aislarlas. Fueron descubiertas en la cochinilla de la humedad (Armadillium vulgaris ) y contienen un transposón llamado factor f que, ante determinadas condiciones ambientales adversas penetra en el núcleo de las células germinales donde, o bien se integra en uno de los cromosomas sexuales masculinos convirtiéndolo en femenino, o bien lo inhibe desde el genoma mismo de la cochinilla, con lo que hasta el 90% de los animales engendrados son hembras. ¿Tiene este fenómeno alguna consecuencia evolutiva? Quizás se puede valorar si se tiene en cuenta que no es un hecho aislado: según Rousett et al. (92) "en la naturaleza entre el 10 y el 15% de todas las poblaciones de insectos están "infectadas" ". Y estas curiosas "enfermedades" son también un importante mecanismo adaptativo de las plantas (Galitski & Roth, 95) en el sentido de respuesta a las condiciones ambientales: en las plantas, el ADN mitocondrial actúa "en ciertas ocasiones" sobre la reproducción de su "huésped". Un gen de "esterilidad masculina" convierte hasta el 95% de los pies de planta, por ejemplo del tomillo, en hembras (Gouyón y Couvet, 85). En maíz y petunia, estos genes provienen a la vez de mitocondrias y cloroplastos (recordemos su origen) y se han localizado, con mayor o menor frecuencia, en muy diversas plantas (Gouyón y Couvet, 87). El mecanismo ha sido descrito recientemente (Brennicke et al., 93): primero, un ARN mensajero del orgánulo pasa al citoplasma, donde es transcrito en ADN por la transcriptasa inversa , luego se inserta en el genoma nuclear. Al parecer, grandes fragmentos del ADN de los orgánulos han podido ser transferidos directamente al núcleo (sin que se sepa cómo) de modo que entre un 3 y un 7% del genoma nuclear estaría formado por tales secuencias.
Desde 1988 (Varmus et al.) se estudia el parentesco de los retrotransposones con los retrovirus: además de su mecanismo de replicación y de inserción, tienen en común la cualidad de "poder activar oncogenes" (Dombrouski et al., 91). Así, se han encontrado secuencias similares al retrotransposón LINE de mamíferos en el interior del oncogen c-myc en un cáncer de mama.
En definitiva, y en cuanto a su importancia evolutiva, y muy especialmente por su relación con "ciertos fenómenos de adaptación rápida a modificaciones del medio" (Biemont y Brookfield, 96) hay que recordar que en Drosophila (que no es un caso especial de genoma, sino el que más se ha estudiado), existen de 3000 a 5000 secuencias móviles que representan del 10 al 15% de su ADN.
En cuanto a la actividad de los virus endógenos, no parece precisamente desprovista de importancia evolutiva: un logro tan complejo como trascendente en la aparición de los mamíferos, la placenta, ha mostrado tener elementos de origen retroviral implicados en distintos aspectos de su funcionamiento. En mamíferos placentarios los genes paternos y maternos contribuyen de forma diferente pero complementaria al desarrollo embrionario. Sin la impronta de la madre, el embrión es anormal; sin la impronta del padre, la placenta no llega a desarrollarse. Este mecanismo ha de estar, necesariamente, en el propio origen y evolución de la placentación, por una parte, para que la propia madre acepte el desarrollo de un cuerpo extraño dentro de ella y en íntimo contacto, y por otra, para limitar su desarrollo impidiendo la invasión de los tejidos maternos (Hall, 90). Según Neumann et al. (95), este fenómeno ha sido inducido
por la presencia de partículas retrovirales defectivas del tipo IAP. Pero además de participar en su funcionamiento, también están implicados en su formación. Se ha comprobado (Lyden et al., 95) que antígenos de origen retroviral se expresan en las células trofoblásticas normales de la placenta humana, con una función muy significativa: forman parte del proceso de diferenciación morfológica de dichas células.
Y estos fenómenos no constituyen una excepción: más del 1% de las 10. secuencias génicas perfectamente conocidas, que se expresan en 37 tejidos humanos, se han identificado (por el momento) como correspondientes a retrovirus endógenos y se expresan como parte constituyente del cerebro, placenta, embrión, pulmón, etc. (Genome Directory, Sept. 95).
Del evidente significado de este fenómeno desde el punto de vista evolutivo, en cuanto a la explicación de los fenómenos saltacionistas (y de otro fenómeno más concreto, como es el control de la proliferación celular) nos pueden dar una pista los datos provenientes de un organismo muy estudiado por la Genética del Desarrollo: en el embrión de Drosophila se han identificado 15 secuencias retrovirales implicadas en el control espacial y temporal del desarrollo de distintos tejidos.
La creciente evidencia de la actuación de secuencias virales en procesos vitales esenciales hace pensar que tal vez no sean sucesos excepcionales. Y un argumento de peso para apoyar la posible importancia de su actividad, es que tanto su "carácter infectivo" como su "contenido biológico" explicarían de forma consistente los problemas evolutivos no resueltos en la actualidad. Se ha podido constatar (Tristem et al., 95) que existe una diferencia considerable entre las "poblaciones" retrovirales endógenas de reptiles y las de aves y mamíferos. ¿Tendría este hecho alguna explicación desde nuestra perspectiva?.
Veamos, pues, la respuesta a la pregunta planteada sobre las condiciones de su activación.
Los coxackievirus constituyen una "familia" que se agrupa en dos tipos, A y B. Su infección en el hombre produce patología "sólo" en un 10% de los casos. Algunos han sido bien estudiados experimentalmente. Por ejemplo, en ratones, el CVB3 induce miocarditis, el CVB4, pancreatitis,... En un estudio (Gauntt & Tracy, 95) en el que se inocularon ratones con una variante no virulenta del CVB3 (denominado CVB3/0) se comprobó cómo una dieta deficiente en selenio (las selenoproteínas celulares y extracelulares actúan como antioxidantes) producía, a los diez días de la inoculación, la aparición de un único tipo de CVB3 extremadamente virulento en distintos ratones. El estudio de su genoma demostró que habían sufrido seis cambios de nucleótidos en las mismas seis posiciones. Estudios de diferentes cambios de nucleótidos en el genoma de CVB3 han confirmado que existe un número limitado de cambios asociados con el carácter virulento.
Aunque la interpretación del fenómeno en el citado estudio era que se habrían producido "múltiples mutaciones aleatorias", y lo que se observó posteriormente en los diferentes ratones era el resultado de la Selección Natural que habría conducido a los diferentes virus con exactamente las mismas mutaciones, (un ejemplo más de las acertadas observaciones de Kuhn en cuanto a la tendencia de los científicos a "ver
