Ni simple, ni complejo... solo preciso —William Dembski, Jonathan Wells

Hasta el momento, hemos discutido en términos generales las barreras probabilísticas que se interponen en la evolución de los sistemas bioquímicos irreduciblemente complejos. ¿Se pueden colocar números precisos a estas probabilidades? Aunque los críticos del diseño inteligente a veces afirman que esto es imposible, su escepticismo es infundado. Ciertamente, es más difícil asignar probabilidades a la evolución de estructuras biológicas que a las secuencias que surgen de echar surte con una moneda. Las probabilidades involucradas en el tiro de la moneda son fáciles de calcular; aquellas implicadas en el mundo biológico real no lo son. Pero la ciencia trabaja para resolver problemas difíciles, y estimar las probabilidades involucradas en la evolución de estructuras biológicas es un buen desafío para ella.

Al estimar las probabilidades que aparecen en la inecuación de origen [véase haciéndo click aquí], es importante elegir sistemas manejables (es decir, sistemas que tengan una complejidad accesible para nuestros métodos científicos). De hecho, uno podría afirmar que los Darwinistas se han ocultado tradicionalmente detrás de las complejidades de los sistemas biológicos a fin de salvar su teoría del escrutinio crítico. Un mito muy retenido por la comunidad biológica es que la teoría de Darwin ha explicado la evolución del ojo de los vertebrados. De hecho, la teoría no ha hecho siquiera nada parecido.

En lugar de eso, los Darwinistas han identificado diversos ojos que exhiben niveles variables de complejidad, partiendo del ojo vertebrado en su extremo más alto de complejidad hasta su extremo más bajo, en donde consiste solo de un mero receptor sensitivo a la luz. Pero solamente identificar ojos de variada complejidad y luego dibujar flechas desde la menor complejidad del ojo hacia la mayor a fin de establecer relaciones evolutivas no explica cómo los ojos evolucionaron realmente (1). Las brechas entre los ojos de diferente complejidad se vuelven grietas insuperables una vez que uno se empieza a preguntar sobre los cambios reales en los genes, el desarrollo embriológico, y las conexiones neurales que han tomado lugar en el ojo vertebrado que ha “evolucionado” de precursores más simples. Aún, en lugar de reconocer que estas brechas constituyen una evidencia que desconfirma la teoría, los Darwinistas toman una posición de invencibilidad: “Prueben que estamos errados”, dicen ellos. “Demuestren que no sucedió de esta forma”. De este modo, desviando al peso de la evidencia, la teoría de Darwin triunfa todo el tiempo sobre el resto de las teorías alternativas.

El gran golpe de Michael Behe fue identificar una clase de sistemas biológicos simples para los cuales es fácil de determinar las barreras probabilísticas que estos deben superar para poder evolucionar. Con el ojo humano, uno tiene que tratar con millones de células, especialmente cuando uno factorea también a la maquinaria neural, (ejemplo, la corteza visual) que necesita complementarlo. Pero con los sistemas bioquímicos irreduciblemente complejos, uno busca a las estructuras moleculares que se encuentran en el interior de la célula, y que residen en el umbral de la vida —debajo de este umbral están los ladrillos químicos que constituyen a la biología. El flagelo bacteriano, por ejemplo, es una máquina molecular que consiste de proteínas. Las proteínas consisten a su vez de aminoácidos, los cuales pueden surgir incluso en ausencia de vida. Las proteínas en sí mismas, como secuencias funcionales de aminoácidos, solo se han encontrado en contextos celulares, y por consiguiente en presencia de vida.

Pero aún con los sistemas irreduciblemente complejos (muchos más simples que cada una de las células de la retina, y qué decir del ojo en sí mismo), las complejidades rápidamente se vuelven densas de determinar. El flagelo bacteriano consiste de solo cuarenta proteínas distintas, pero estas proteínas se repiten, en algunos casos, cientos o miles de veces. El filamento del flagelo, por ejemplo, consiste de miles de sub-unidades proteicas (es decir, copias de una proteína determinada). El flagelo bacteriano es en sí mismo un conjunto vastamente complejo de muchos miles de partes proteicas.

Por consiguiente, estimar las probabilidades de la evolución del flagelo bacteriano se vuelve difícil, especialmente porque los evolucionistas nunca identifican con detalle las vías evolutivas para tales sistemas bioquímicos irreduciblemente complejos. Con las vías lo suficientemente detalladas a disposición, las probabilidades a lo largo de cada etapa pueden, en principio, ser estimadas. Sin embargo, a ausencia de tales explicaciones nos limita a consideraciones probabilísticas más generales a la hora de determinar la improbabilidad de la evolución del flagelo. Por ejemplo, un flagelo en evolución debe superar el problema de la compatibilidad de interfase, en la cual las proteínas novedosas a la estructura deben encajar de la forma adecuada para que sean incorporadas exitosamente y la evolución tenga lugar.

Al estimar las probabilidades para la evolución de sistemas bioquímicos a través de un proceso Darwiniano, necesitamos, por lo tanto, analizar estructuras aún más simples que el flagelo. El objetivo del estudio ahora es la probabilidad de que evolucionen proteínas individuales. En términos de la disparidad de origen, esto significa abordar la probabilidad de la disponibilidad (es decir, la probabilidad de que las proteínas individuales se encuentren disponibles para que recién puedan ser incluidas en un sistema irreduciblemente complejo en evolución) y demostrar de que la tal es pequeña. Sin embargo, esta investigación debería ser hecha con las proteínas del flagelo bacteriano o con aquellas de otras máquinas proteicas irreduciblemente complejas (2). Como consecuencia, no será difícil hacer estimaciones de la probabilidad de la evolución del flagelo y otros sistemas irreduciblemente complejos.

No obstante, los cálculos complejos de la probabilidad de evolución de ciertas proteínas individuales si se encuentran disponibles. Las proteínas residen justo en el nivel de complejidad correcto; es simple determinar su probabilidad de evolucionar por un proceso Darwiniano, al menos en algunos casos. Sin embargo, hacer correctamente esta determinación requiere cuidado. Suponga que existan proteínas que evolucionan en otras proteínas (su evolución se encuentra mediada por cambios genéticos en los genes que codifican tales proteínas). Lo que determina su capacidad de evolucionar no es simplemente su especificidad dentro de todas las posibles secuencias de aminoácidos, sino también y más importante, el grado de aislamiento que proteínas de una función pueden llegar a tener de aquellas otras proteínas que tienen otras funciones.

A fin de ilustrar la capacidad evolutiva de las proteínas, imagínelas como si se tratasen de oraciones en inglés. Ambas emplean un alfabeto fijo: en el caso de las proteínas, veinte aminoácidos levógiros; en el caso de las oraciones en inglés, veintiséis letras  (es conveniente añadir también añadir el ESPACIO).

Para hacer evolucionar una proteína en otra a través de un proceso Darwiniano, ciertos cambios modestos de aminoácidos deben transformar gradualmente una proteína en otra de tal manera que cada intermediario a lo largo del proceso no solo tenga la misma secuencia de aminoácidos como intermediario precursor y sucesor, sino que también se pliegue adecuadamente y tenga, por consiguiente, una función biológica. De la misma forma, hacer evolucionar una oración en inglés a través de un proceso Darwiniano requiere cambios modestos en las letras que deben transformar gradualmente una oración en otra tal que cada intermediario a lo largo del camino no solo tenga la misma secuencia de letras como su intermediario precursor y predecesor, sino que también se una oración en inglés llena de significado.

Considere, por ejemplo, la “evolución” de THE CAT SAT ON THE MAT [El gato posado sobre la alfombra]. Como estamos modelando a la evolución Darwiniana, esta secuencia debería evolucionar gradualmente. Por definición, digamos que una simple letra o espacio puede ser añadido, quitado o cambiado en una oración dada, durante cada etapa evolutiva. Este requerimiento asegura que la evolución de las oraciones sea gradual. Pero el gradualismo del proceso evolutivo no es suficiente. Como estamos modelando a la evolución Darwiniana, cada intermediario también debe preservar su significado (en biología, esto corresponde a la preservación de la función) (43). Por lo tanto, la evolución de THE CAT SAT ON THE MAT no puede volverse una oración incoherente en ningún punto de su evolución.  Lo siguiente es un posible camino evolutivo comenzando desde la oración inicial (note que los caracteres alterados o insertados se encuentran subrayados, mientras que los caracteres que se pierden están indicados con una línea subyacente a un espacio vacío):

THE CAT SAT ON THE MAT                        [El gato posado sobre la alfombra]

THE CATS SAT ON THE MAT                  [Los gatos posados sobre la alfombra]

THE CATS EAT ON THE MAT                    [Los gatos comen sobre la alfombra]

THE CATS BEAT ON THE MAT                   [Los gatos sobrepasan la alfombra]

THE BATS BEAT ON THE MAT       [Los murciélagos sobrepasan la alfombra]

THE BATS BEAT ON THE BAT       [Los murciélagos sobrepasan al murcielago]
THE BATS BEAT ON THE BOAT              [Los murciélagos sobrepasan al bote]

THE BATS   EAT ON THE BOAT              [Los murciélagos comen sobre el bote]

THE BASS EAT ON THE BOAT                              [La perca come sobre el bote]

THE BOSS EAT ON THE BOAT                         [El capitán come sobre el barco]

¿Que conclusión sacamos con este ejemplo? ? ¿Puede evolucionar THE CAT SAT ON THE MAT? La capacidad de evolucionar es una cuestión relativa, asi que un simple sí o no, no responderá esta pregunta de forma adecuada. Dados los cambios permitidos en cada etapa (es decir, adición, deleción, o alteración de un carácter), es evidente que uno puede hacer evolucionar oraciones que terminen aportando un significado absolutamente diferente a la de la original. Pero todas las oraciones en inglés con significado ¿son evolucionables a través de cambios graduales en la secuencia de otros intermediarios con significado, a partir de una secuencia original? O, como un Darwinista puede llegar a pensar, ¿Es THE CAT SAT ON THE MAT el ancestro común para todas las otras oraciones en inglés? Esto parece improbable, aún a pesar de que el análisis para verificar esta afirmación todavía no está hecho. Para hacer esto se requeriría de un análisis por computadora que tome la oración en original y la pase por todas las vías evolutivas posibles que sean consistentes con los cambios permisibles en cada etapa evolutiva. Además, se requeriría un par de ojos humanos que garanticen que el significado sea preservado durante cada etapa evolutiva (4).

Remplace “significado” por “función,” y evolución de la “oraciones en inglés” por “evolución de la proteínas”. ¿Cuán evolucionables son las proteínas? Es bien sabido que las proteínas toleran sustituciones numerosas en los aminoácidos (5). De hecho, son raros los casos en los que el cambio en un aminoácido desorganiza una función. Esto es así porque lo que realmente determina la función de una proteína es su forma global (conocida también como su estructura terciaria), y muchas secuencias diferentes de aminoácidos son compatibles con la misma forma. Por lo tanto, la forma y función de una proteína no pueden reducirse a su secuencia precisa de aminoácidos (conocida como la estructura primaria de la proteína) ni a su estructura secundaria.

La forma y función de una proteína son una consecuencia de cómo esta se encuentra plegada, y aquello que estabiliza al pliegue es el patrón de interacciones que existe entre los aminoácidos, que es lo suficientemente favorable como para sujetar a la estructura por sí misma. Además, es posible llegar de distintas formas al mismo patrón de interacciones favorables. Asi que, en principio, las proteínas pueden ser altamente evolucionables en su estructura primaria, pero completamente incapaces de evolucionar en su estructura terciaria. (Esto se asemejaría a una secuencia de letras, como la de THE CAT SAT ON THE MAT, que cambia radicalmente a través de etapas pequeñas y numerosas, reteniendo su significado en cada etapa). Como la estructura terciaria es la que determina la función biológica, tal evolución puede llegara a ser inefectiva, no produciendo estructuras ni funciones nuevas y dando a la selección natural nada para seleccionar.

La evolución de las proteínas ¿Siempre es así? No. Existe evidencia de que algunos ciertos dominios de algunas proteínas (es decir, las regiones plegadas dentro de una proteína), en el caso de que sean pequeños, pueden evolucionar resultando en nuevos pliegues e induciendo nuevas funciones en la proteína. Por ejemplo, la investigación de Sebastian Meier y sus colaboradores acerca de un dominio proteico muy corto (alrededor de 25 residuos) demostró que con el simple cambio de un aminoácido se podría convertir a la proteína en una estructura nueva (7). Pero este ejemplo parece ser excepcional. En este caso, el cambio de un aminoácido alteró un puente disulfuro, el cual es mucho más fuerte que los puentes de hidrógeno, típicos de muchas proteínas. Además, un polipeptido de 25 residuos de aminoácidos es de tal manera corto que no puede, como muchas proteínas si, estabilizarse por sí mismo a través de una interacción hidrofóbica (es decir, aquellos aminoácidos en una proteína que repelen el agua y se asocian el uno con el otro).

El plegamiento adquiere dificultad y complejidad en aquellas proteínas que consisten en largas cadenas de aminoácidos. Así como plegar un robot satélite dándole la forma de una bola, para luego ser colocado dentro de un cohete, existen ciertos movimientos claves que deben ocurrir en una secuencia particular para plegar una cadena de aminoácidos con el fin de darle la configuración correcta. Por consiguiente, no es sorprendente que proteínas grandes con frecuencia precisen de asistencia (de otras proteínas conocidas como chaperonas) para plegarse. Por otro lado, las proteínas pequeñas son más simples de doblar. En lugar de necesitar que sección tras sección sea plegada en una secuencia particular, una proteína corta colapsa tan fácilmente que el orden de los eventos no es tan importante. Por consiguiente, es interesante que Meier y sus colaboradores hayan encontrado la forma de modificar el plegamiento de  una secuencia de aminoácidos muy corta con solo cambiar un único residuo, pero no justifica generalizar este resultado aplicándolo a las proteínas grandes. (8)

 Autores: William Dembski -Tiene un Ph.D. en filosofía (Universidad de Illions en Chicago) y un Ph.D. en matematica (Universidad de Chicago). Es uno de los principales teóricos del Diseño Inteligente y ha escrito varios libros sobre la temática. Es autor del primer libro del Diseño Inteligente publicado por una editorial universitaria renombrada:The Design Inference: Elimitating Chance Through Small Probabilities. (Cambridge University Press, 1998). Es investigador del Discovery Institute.

Jonathan Wells - Tiene un Ph.D. en biología celular y molecular de la Universidad de California en Berkeley. Actualmente es uno de los principales investigadores del Discovery Institute.

Traductor: Daniel Alonso - Estudia Licenciatura en Ciencias Biológicas en la UNT, Argentina.

De: Dembski, W.; Wells J. (2008) the Design of Life: Discovering Signs of Intelligence in Biological Systems, The Foundation for Thought and Ethics, Dallas, p. 194-198

REFERENCIAS

1) Vea Evolution: The Trumph of an Idea, de Carl Zimmer (New York: HarperCollins, 2001). En la tapa de este libro se encuentran representados ojos de complejidad variada. Ni la tapa de este libro, ni el libro y ni siquiera la comunidad Darwiniana entera nos han provisto de una explicación detallada y testeable acerca de cómo alguno de estos ojos pudo haber evolucionado por procesos Darwinianos a partir de precursores simples.

2) Note que con el solo hecho de señalar que las proteínas del flagelo son similares a otras proteínas que cumplen otras funciones, no se hace más plausible a la evolución, y mucho menos se resuelve el problema de la disponibilidad (P_disp) de estas proteínas. Para un ejemplo de este razonamiento defectuoso, vea “Del Origen de las Especies al Origen del Flagelo Bacteriano,” de M. J. Pallen y N. J. Matzke, publicado en Nature Reviews Microbiology 4(10) (2006): 784-790. La pregunta problemática es cómo es que estas proteínas similares aparecieron por primera vez. Este es el punto que la P_disp cuestiona, y es justamente esto lo que las referencias convencionales de la evolución biológica dejan sin responder.

3) De hecho, si toda la evolución se basase en la preservación del significado/función, terminaríamos hablando de una evolución neutra más que Darwiniana. En términos estrictos, la evolución Darwiniana debe mejorar continuamente el significado/función y no meramente mantener su status quo. Aún así, una condición necesaria para mejorar su significado/función es preservarlo. Por más acerca de evolución neutra, vea Motoo Kimura, The Neutral Theory of Molecular Evolution (Cambridge: Cambridge University Pres, 1983).

4) Las computadoras están limitadas lingüísticamente. En efecto, el procesamiento del lenguaje natural no demuestra alguna habilidad de corroborar cuales oraciones tienen significado, y cuales carecen de él.

5) Como lo señala Douglas Axe, “Los estudios de mutagénesis y alineamiento de secuencias homologas han demostrado que la función de las proteínas es compatible típicamente con una variedad de residuos de aminoácidos que se encuentran en los sitos no-activos más externos”. Citado por Douglas D. Axe, “Extreme Fuctional Sensitivity to Conservative Amino Acid Changes on Enzyme Exteriors,” Journal of Molecular Biology 301 (2000): 585.

6) D. D. Axe, N. W. Foster, and A. R. Fersht, “A Search for single Substitutions That Eliminate Enzymatic Function in a Bacterial Ribonuclease,” Biochemistry 7 (20) (1998): 7157-7166.

7) Vea S. Meier, P. R. Jensen, C. N. David, J. Chapman, T. W. Holstein, S. Grzesiek, y S. Ozbek, “Continuous Molecular Evolution of Protein-Domain Structures by Single Amino Acid Changes,” Current Biology 17(2) (2007): 173-178. Meier et al. Se encuentra enfocado en los dominios ricos en cisteína, propios de proteínas que se encuentran en el nematocisto de los cnidarios. El comunicado de la prensa con respecto a este articulo es revelador: “Aquellas cuestiones referidas a los cambios que experimentan ciertas características complejas, tales como nuevas estructuras en las proteínas, llevan tiempo sin resolverse. Mientras que los proponentes de la teoría del diseño inteligente, como el científico estadounidense Michael Behe, rechazan la formación de estructuras proteicas nuevas y complejas vía mutaciones, y en pocas etapas, los biólogos evolucionistas han encontrado evidencia de que proteínas nuevas pueden formarse obviando formas transicionales que combinen las características nuevas con aquellas originales. Sin embargo y hasta el momento, esto solo se ha demostrado por la acumulación de mutaciones artificiales, las cuales son meras simulaciones del proceso evolutivo.” Al menos este comunicado indica que existe un debate genuino acerca de la evolución de las proteínas y de que el diseño inteligente juega un papel clave en este debate. Puede encontrar esta noticia en http://www.idw-online.de/de/news193184.

8) Las ideas de este párrafo derivan de un intercambio personal de correspondencia entre WmAD y Cornelius Hunter (1 de Febrero de 2007).