Fernando González Candelas - La evolución, de Darwin al genoma

Otra de las críticas más persistentes a la teoría planteada por Darwin se centra en el papel del azar en el proceso evolutivo. Esta argumentación ha sido utilizada repetidamente desde la exposición del mecanismo evolutivo por selección natural hasta la actualidad. En breve, se cuestiona que estructuras tan complejas y finamente adaptadas a realizar su función, como pueden ser el ojo o la mano humanos o el flagelo de un paramecio, hayan podido surgir por azar. El razonamiento, en muchas ocasiones, pervierte completamente la propuesta realizada por Darwin, que en ningún momento otorga al azar el papel que pretenden asignarle sus críticos. Para ello, se recurre a formulaciones del tipo «es imposible que se pueda conformar una proteína de 200 aminoácidos con la secuencia necesaria para funcionar como transportadora de oxígeno», refiriéndose a la hemoglobina y tomando ésta como ejemplo. Jamás Darwin, ni ningún biólogo evolucionista, han propuesto nada semejante para explicar la aparición de una estructura, en este caso una proteína, compleja y adaptada a realizar su función.

Lo que postula la teoría evolutiva es que las variaciones en el material hereditario que determinan los diferentes estados que puede tomar un carácter son variaciones que aparecen sin estar dirigidas a ningún fin u objetivo predeterminado. Si una proteína de 200 aminoácidos puede tener unas 20 200≈ 1,6 x 10 260variantes diferentes (esto es, un 16 seguido de 259 ceros, aproximadamente) esto no quiere decir que la evolución genere por azar justamente esa combinación que es más apropiada para la función considerada en el organismo en cuestión. Sin contar otros tipos de variaciones (inserciones, deleciones, etc.), 8una proteína de ese tamaño puede generar, mediante una mutación en un sólo aminoácido, unas 3.800 variantes diferentes. Lo que propone la teoría es que la probabilidad con la que se genera cada una de éstas es, aproximadamente, la misma, y que es independiente de su mayor o menor adecuación a las necesidades de ese organismo en ese instante de su evolución. Cualquiera de ellas que proporcione a su portador una ventaja en la supervivencia y reproducción aumentará su frecuencia en la población, como ya hemos visto.

El papel del azar queda reducido a que no es posible predecir qué mutaciones aparecerán realmente en una población, ni cuándo lo van a hacer, ni si las mutaciones que aumentan la eficacia biológica de los portadores lo hacen en el momento oportuno. Una vez aparece una mutación, su destino, en el planteamiento de Darwin, depende esencialmente de los efectos, beneficiosos o perjudiciales, que confiere, y éstos no dependen del azar. El resultado del proceso, que tiene un primer componente que corresponde a la generación de variación genética y otro de cribado de las variantes por acción de la selección, no depende del azar en el sentido de que éste no es el único componente, sino que es una fuerza esencialmente determinista, como la selección, la encargada de dictar sentencia sobre las distintas variantes que se producen en la población.

El proceso puede ilustrarse fácilmente con un pequeño experimento que se puede realizar en casa. Supongamos que la secuencia de aminoácidos de una proteína se corresponde con los números obtenidos al lanzar un dado y que el valor óptimo de una proteína así construida de longitud diez es: 1, 2, 4, 5, 4, 2, 5, 6, 1, 3. Si lanzamos diez veces consecutivas un dado al aire, o diez dados diferentes, a los que asignamos cada una de las posiciones, la probabilidad de que en cualquier ejecución de la serie completa se logre obtener la secuencia deseada es de 1/6 10o de una entre algo más de sesenta millones. La estadística demuestra que, en promedio, serían necesarios esos poco más de sesenta millones de lanzamientos para que obtuviésemos la secuencia deseada. Pero este proceso no es análogo al descrito por Darwin. Para entender el proceso de selección actuando sobre la variación hereditaria ejecutaremos la misma rutina antes descrita con una variación: cuando el resultado de un dado coincide con el valor deseado en esa posición, seleccionamos ese dado y no seguimos lanzándolo. El proceso prosigue con los restantes dados hasta que en todas las posiciones obtenemos el resultado deseado. En esta analogía, la selección actúa manteniendo aquellas variantes que le permiten aproximarse al objetivo final, pero esta aproximación es paulatina, posición a posición, sin que se tenga que seguir una única vía ni alcanzarse ese objetivo partiendo desde cero en cada lanzamiento. Primero serán una o dos las posiciones coincidentes, que irán aumentando hasta llegar a las diez deseadas. Lo más sorprendente es la duración media del proceso. Cuando con las reglas del primer método considerado debíamos esperar unos 60 millones de ejecuciones completas, con las del segundo bastarán unas ¡seis series de lanzamientos!

La analogía entre estos dos métodos de lanzamiento de los dados hasta obtener la sucesión deseada y el proceso de evolución es muy ilustrativa de la diferencia entre el modelo evolutivo propuesto por Darwin y la caricatura que de él realizan los críticos que señalan la imposibilidad de obtener adaptaciones complejas por simple azar. Además, nos da una idea de lo potente que puede ser la selección a la hora de alcanzar adaptaciones complejas. Basta con que en cada etapa se pueda mejorar, aunque sea ligeramente, el estado anterior del sistema para que el proceso avance a un ritmo que dependerá de la aparición de esas mutaciones ventajosas, en lo que sí que juega un papel importante el azar, y de su fijación en la población, donde no interviene. No obstante, el azar sí juega un papel en el destino de las mutaciones que aparecen en una población si ésta es de tamaño reducido. En esas circunstancias, la deriva genética puede ser el principal factor de cambio evolutivo, como veremos en el capítulo siguiente, pero no da lugar a cambios adaptativos. Este proceso no es, en absoluto, utilizado como crítica al darwinismo, pues está perfectamente incorporado a éste desde la formulación de la teoría sintética gracias, sobre todo, a los trabajos de Sewall Wright y, posteriormente, de Motoo Kimura y la escuela neutralista de la evolución molecular.

Otro punto de crítica planteado desde un primer momento a la teoría darwinista fue su dificultad a la hora de explicar la aparición de estructuras complejas que, en lo que podrían considerarse sus primeras etapas evolutivas, no proporcionasen ninguna ventaja a sus portadores y que, en consecuencia, deberían ser eliminadas por la selección natural. La crítica es legítima, pues plantea una dificultad, más aparente que real, que debe responderse para numerosas estructuras: el desarrollo de las alas para el vuelo, el desarrollo de los ojos o la aparición de cornamentas pesadas y voluminosas en varias especies de ciervos podrían servir de ejemplos para estos críticos. La respuesta desde la teoría evolutiva no es siempre idéntica para todos los casos, pues son varios los factores que deben considerarse y en cada uno pueden aplicarse una o varias de estas explicaciones.

En primer lugar, y para demostrar su plausibilidad, Darwin utilizó el ejemplo de la evolución del ojo. No es imprescindible ni necesario que una estructura sea completamente funcional, tal como la conocemos en la actualidad, para que a lo largo de su evolución no haya proporcionado ventajas a sus poseedores sobre aquellos organismos que no la tenían. Si consideramos el ojo, la posesión de unas pocas células con capacidad de captar fotones (y reaccionar a ellos) permite a algunos organismos tener conductas simples como aproximarse a una fuente de luz o detectar la posible presencia en las proximidades de un predador del cual debe protegerse (figura 5.3). En etapas sucesivas, perfectamente plausibles porque se encuentran en distintos animales actuales, esa zona con células fotosensibles pudo ir invaginándose, para captar mejor los fotones incidentes, desarrollar una lente, que permitió enfocar las fuentes de éstos, y así sucesiva y gradualmente hasta llegar a convertirse en la estructura tan compleja que conocemos como nuestro ojo pero que, igualmente, podríamos comparar con el ojo de otros vertebrados o de muchos invertebrados. Más adelante 9veremos cómo el ojo ha aparecido a lo largo de la evolución, de manera independiente, en varias ocasiones, pero que los genes que controlan su desarrollo en distintos animales son los mismos. Por lo tanto, el origen aparentemente independiente tiene una base genética común que, indudablemente, ha permitido y facilitado el desarrollo de esta estructura tan compleja.