El Paquete Adaptativo —William Dembski, Jonathan Wells

A fin de determinar qué tipo de cambios genéticos necesita la macroevolución, uno primero debe aclarar cuál es la característica clave de los organismos biológicos que la macroevolución debe explicar. Un organismo es más que la suma de sus estructuras individuales. En las discusiones sobre evolución biológica, con frecuencia se erra sobre este punto debido a que se imagina a la evolución como si la tal avanzase a través de ventajas acumulativas. Pero los organismos no son meramente un conjunto de ventajas acumuladas. Para que una habilidad orgánica funcione exitosamente se requiere de un paquete adaptativo completo, es decir, un conjunto de estructuras que están delicadamente coordinadas unas con otras a fin de facilitarle la supervivencia al organismo. El desafío para la macroevolución es traer a la existencia tales paquetes adaptativos.

Un excelente ejemplo de paquete adaptativo es la jirafa. Lo que más le impresiona a la gente sobre la jirafa es su largo cuello. El mismo Darwin le prestó atención el cuello de la jirafa. En el Origen de las Especies él escribe:

“La jirafa, por su estatura sobresaliente, su cuello elongado, patas delanteras, cabeza y lengua, tiene una estructura entera y bellamente adaptada para alimentarse de las ramas altas de los árboles. De allí que puede obtener alimento más allá del alcance de otros Ungulata o animales ungulados que habitan en su mismo ambiente y esto le confiere una ventaja notable…”. (1)

Sin embargo, la ventaja aparente de tener un cuello largo que le permitiría “alimentarse de las ramas altas de los árboles” no es tan evidente como Darwin lo veía. Tengase en cuenta que el cuello de la jirafa hembra es en promedio 2 pies más corto que el del macho. Si verdaderamente se necesitó un cuello largo para alcanzar la altura de la vegetación, entonces las hembras habrían padecido hambre hasta morir y la jirafa se habría extinguido.

Darwin correctamente caracterizó a la jirafa como “bellamente adaptada,” pero no tuvo la información suficiente como para apreciar la completa extensión y refinamiento de sus adaptaciones. Observe a algunas jirafas que beben y se alimentan en el zoológico, y se anoticiará de que no solo levantan sus cabezas para comer hojas en las partes más altas de los arboles sino que también bajan sus cabezas hacia el suelo para comer pasto y beber agua (véase la figura 2.7). Debido a la longitud de sus patas, se podría decir que las jirafas necesitan de un largo cuello no tanto para alcanzar las copas de los árboles (las cuales no son la única fuente de vegetación en muchos terrenos) como para alcanzar el suelo y poder beber agua.

La jirafa engloba un paquete adaptativo integrado cuyas partes se encuentran delicadamente sincronizadas unas con otras. Para adaptarse exitosamente a su nicho, probablemente la jirafa preciso de la adquisición de patas largas. Pero ante el advenimiento de patas largas precisó también de un cuello largo. Y para poder utilizar este cuello característico, fueron necesarias adaptaciones ulteriores. Cuando la jirafa permanece con su postura erguida, la presión sanguínea en las arterias del cuello llega a ser más alta en la base del mismo que en su parte distal, es decir, a la altura de la cabeza. La presión sanguínea producida por el corazón debe ser extremadamente elevada a fin de que la sangre pueda alcanzar la cabeza. Para ello, a su vez, precisa de un corazón lo suficientemente fuerte. Cuando la jirafa inclina su cabeza hacia el suelo se encuentra en una situación potencialmente dañina. Al bajar su cabeza entre las patas frontales, ejerce una gran presión sobre los vasos sanguíneos del cuello y la cabeza. La presión sanguínea (que ya era elevada antes gracias al corazón) junto con el peso de la sangre en el cuello puede producir tanta presión en la cabeza que de no ser por cierta “salvaguardia” adicional los vasos sanguíneos reventarían.

Sin embargo, tal salvaguardia está en su lugar lista para actuar. El paquete adaptativo de la jirafa incluye un sistema coordinado de control de presión sanguínea (véase la figura 2.8). Sensores de presión distribuidos a lo largo de las arterias del cuello monitorean la presión sanguínea y pueden activar vía señal otros mecanismos para contrarrestar cualquier incremento en la presión tan pronto como la jirafa bebe o pasta. La contracción de las paredes arteriales, la capacidad de derivar el flujo sanguíneo evitando que este pase por el cerebro, y una red de pequeños vasos sanguíneos entre las arterias y el cerebro (la rete mirabile), todo controla la presión sanguínea en la cabeza de la jirafa. Las adaptaciones de la jirafa no ocurren en aislamiento sino que presuponen otras adaptaciones, las que en sumatoria deben estar cuidadosamente coordinadas en un organismo único y altamente especializado.

En resumen, la jirafa no representa una mera colección de rasgos aislados sino más bien un paquete de rasgos interrelacionados. Exhibe un diseño generalizado que integra a todas sus partes en un solo sistema funcional. ¿Cómo surgió tal paquete adaptativo? De acuerdo con la teoría neo-Darwiniana, la jirafa ha venido evolucionando hasta la actualidad mediante la acumulación de cambios genéticos aleatorios e individuales que fueron zarandeados y preservados de forma gradual por la selección natural. ¿Pero cómo podría tal proceso gradual en el cual las mutaciones y la selección actúan de repente sin tener alguna visión del beneficio futuro del organismo, traer a la existencia  un paquete adaptativo, especialmente cuando las partes que constituyen tal conjunto son inútiles, o incluso perjudiciales, hasta que el paquete entero este puesto en su lugar? Ese es el problema con los paquetes integrados —son paquetes que no ofrecen ningún beneficio hasta que el conjunto entero está colocado en su lugar de acción (2) (véase la figura 2.9).

Para estar seguros, los cambios genéticos al azar pueden explicar adecuadamente cambios que ocurran en un caracter relativamente aislado, como lo es el color del organismo. Pero cambios más significativos, tales como la evolución de la jirafa a partir de un animal con patas y cuello cortos, requeriría un extenso conjunto de adaptaciones coordinadas. El complejo sistema circulatorio de la jirafa tuvo que aparecer al mismo tiempo que su cuello largo o de lo contrario el animal no habría sobrevivido. Si los elementos diversos del sistema circulatorio hubiesen aparecido antes de cuello peculiar, estos habrían sido inútiles o perjudiciales. Esta interdependencia en las estructuras sugiere un diseño que es capaz de anticipar todos los requerimientos de ingeniería de aquellos organismos como la jirafa.

La literatura biológica está llena de ejemplos de paquetes adaptativos. Algunos organismos, como los artrópodos (un grupo que incluye a cangrejos y langostas modernas), incluso aparecieron con sus paquetes adaptativos intactos durante la explosión cámbrica. El fenómeno del cámbrico está caracterizado por la aparición brusca en el registro fósil de numerosos animales pluricelulares que exhiben diversos planes corporales. Para la mayoría de estos animales, la evidencia de ancestros fósiles está completamente ausente (con una o dos excepciones, no existen precursores cámbricos conocidos). Lo sorprendente es que estos organismos aparecieron formados completamente como paquetes adaptativos integrados.

Como siempre, la microevolución no es la cuestión aquí. Las poblaciones de polillas que durante sucesivas generaciones cambiaban de color o los mosquitos que exhiben resistencia al DDT son citados como ejemplos de evolución por selección natural pero estos casos solo ilustran cambios pequeños en la frecuencia de los genes en las poblaciones. Un cambio en el color dominante de las polillas no requiere nueva información genética porque los alelos (genes variantes) ya se encuentran presentes en la población. En contraste, cambios mayores requieren adaptaciones coordinadas, las cuales a su vez requieren de cantidades importantes de información genética nueva y funcional. Cuando apreciamos correctamente los requerimientos informacionales incluso para el origen de una estructura biológica modesta, y mucho más para el origen de un paquete adaptativo mayor, podemos ver entonces qué dificultad representa para aquellos mecanismos ciegos como las mutaciones y selección natural lograr producirlos.

De acuerdo con E. J. Ambrose, la presión selectiva del ambiente es muy general para las demandas de la evolución: “El tipo de mensaje que el ambiente físico o biológico le puede transmitir al organismo, que se encuentra en el proceso de adquisición de nueva información, es extremadamente simple, del tipo sí o no tal como “¿Puedo encontrar alimento en la parte más alta de la colina, o no?”” (3) Sin embargo, información simple como esta, incluso cuando es acumulada a lo largo del tiempo, no llega a constituir aquella información intrincada e integrada que se necesita para coordinar los cambios numerosos que deben ocurrir para que se originen nuevas estructuras biológicas complejas o planes corporales. Para evolucionar paquetes adaptativos nuevos, las poblaciones deben enfrentarse a un desafío pertinente a la información.

Una forma de ver este desafío es a través del fenómeno de inercia filogenética. La inercia filogenética denota a aquella tendencia de las poblaciones a mantener un término medio en la morfología como también un grado limitado de variabilidad en relación a esa media poblacional. ¿Cómo pueden las mutaciones superar la inercia filogenética a fin de evolucionar nuevos paquetes adaptativos? No está claro de que puedan. Una mutación cromosómica puede intercambiar partes de secuencia génica. Pero no existe evidencia de que tales genes “nuevos” puedan proveer una acumulación uniforme de caracteres (y ni hablar de su coordinación) que la selección natural requiere para hacer que la evolución Darwiniana sea efectiva. Las mutaciones cromosómicas meramente involucran la mezcla o baraje de genes ya existentes.

La única forma conocida de introducir nueva información genética en el genoma es a través de mutaciones que alteren las bases de los genes individuales. Esto es diferente a la mutación cromosómica, en la cual secciones de ADN son duplicadas, invertidas, perdidas, o movidas hacia otro lugar dentro de la molécula de ADN. Las mutaciones puntuales no solo reordenan sino que fundamentalmente alteran la estructura de estos genes preexistentes. Tales mutaciones resultan de los errores al azar que ocurren en el ADN y se intensifican a través de la exposición al calor, los químicos o la radiación.

¿Podrían las mutaciones cromosómicas y las mutaciones puntuales en tándem producir el material bruto requerido para el cambio evolutivo? Como el recurso primario de la novedad evolutiva en la teoría neo-Darwiniana son las mutaciones, las mismas han sido estudiadas intensivamente durante la última mitad del siglo pasado.

La mosca de la fruta es un ejemplo de ello. Su genoma fácilmente manipulable y su ciclo de vida corto le permite a los científicos observar y realizar un seguimiento durante varias generaciones (véase la figura 2.10). Como resultado, ha sido el objeto de numerosos experimentos. A través del bombardeo con radiación a fin de incrementar la tasa de mutaciones, los científicos ahora tienen una dulce idea acerca de qué tipo de mutaciones pueden ocurrir.

No existe evidencia de que las mutaciones en la mosca de la fruta hayan creado estructuras nuevas. Las mutaciones meramente alteran las estructuras existentes. Por ejemplo, las mutaciones llegaron a producir alas estropeadas, de gran tamaño o muy reducidas. En otras ocasiones produjeron un set doble de alas (uno de los sets es no funcional y por consiguiente deletéreo para el organismo). Pero no crearon ninguna clase nueva de ala. Las mutaciones también produjeron monstruosidades en algunos casos, como moscas con patas creciendo en el lugar en donde supuestamente deberían encontrarse las antenas, una condición catalogada como Antennapedia (véase la figura 2.11). Pero incluso esas monstruosidades son reordenamientos de estructuras existentes, aunque de una forma bizarra. Tampoco ha habido mutaciones que transformen a la mosca de la fruta en una nueva clase de insecto. Los experimentos simplemente produjeron variaciones en la mosca de la fruta.

En conclusión, para generar un paquete adaptativo se requiere no de cambio gradual descoordinado, sino de un cambio sistemático e integrado. Además, la fuente de tal cambio debe impartir cantidades significativas de información funcional novedosa dentro de un organismo. Sin embargo, no existe evidencia de que tal información pueda ser el resultado del juego alternado de las mutaciones y la selección. En efecto, no existe evidencia que la reduzca simplemente a materia y energía. Como lo remarcó Norbert Wiener, uno de los fundadores de la teoría de la información: “Información es información, no materia y energía. Ninguna clase de materialismo que no admita esto puede llegar a sobrevivir a esta altura del partido”. (4) Al igual que la información de esta página impresa se diferencia de la tinta y el papel que constituye la página, así también la información en los sistemas biológicos es distinta a sus constituyentes materiales. ¿Cuál es la fuente de información que se requiere para construir paquetes adaptativos? Al igual la información escrita en los mensajes y sistemas de ingeniería, la única fuente conocida capaz de generar información tal como la observamos en los sistemas biológicos es la inteligencia.

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. 40-44

REFERENCIAS:

(1) Darwin, Origin of Species, 6th edition, ch. 7.

(2) Como lo veremos en el capítulo 6, el mismo problema se repite a nivel molecular. Ahí los paquetes adaptativos toman la forma de máquinas moleculares irreduciblemente complejas.

(3) Ambrose, Nature and the Origin of the Biological World, p. 140-141.

(4) Norbert Wiener, Cybernetics: or Control and Communication in the animal and the Machine, 2ed (Cambridge, Mass.; MIT Press, 1961), 132.