La "evolución" de la resistencia a antibióticos y la deplorable capacidad argumentativa del NCSE (PARTE III) —Casey Luskin, Ralph Seelke

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E. El NCSE representa mal a EE insinuando que este libro no discute cómo a través de mutaciones compensatorias se podrían contrarrestar los costos de aptitud.

El NCSE afirma que EE se equivoca al hacer la observación de que “las mutaciones perjudican al funcionamiento normal de las proteínas, trayendo como resultado un costo de aptitud” sugiere que EE enseña que las mutaciones “necesariamente perjudican el funcionamiento normal de las proteínas [y/o] imponen un costo de aptitud”. (Énfasis añadido a la frase textual del NCSE). Una vez más, el NCSE  exagera los argumentos de EE y representa erróneamente al libro al hacer declaraciones absolutas: Según el NCSE, EE arguye que siempre existe un costo de aptitud, pero EE discute sobre aquellas mutaciones compensatorias y explica como estas permiten superar los costos de fitness. Como EE lo establece en sus páginas:

“Los investigadores han reportado que este costo en la aptitud biológica puede ser contrarrestado por mutaciones adicionales. Como estas mutaciones suplen el daño causado por la primera mutación, los biólogos las denominan ‘mutaciones compensatorias’. […] Las mutaciones compensatorias actúan sobre componentes proteicos ‘acompañantes’, y esto ayuda a restaurar algo de la función original de la máquina que se perdió debido a la acción de la primera mutación. De esta forma, las mutaciones compensatorias le permiten a la bacteria adquirir su resistencia a antibióticos, y a su vez recuperar su fitness perdido. Esto hecho sugiere que las tales mutaciones pueden llegar a producir nuevas variedades sin que ello implique perdida de funciones vitales en el sistema (EE, p. 108). 

Desgraciadamente, el NCSE nunca da a sus lectores alguna impresión de que EE contiene en sus páginas una discusión balanceada de este tópico, libro que explica claramente que las mutaciones compensatorias pueden ocurrir en algunos casos y aliviar el costo de aptitud. El NCSE engaña a sus lectores insinuando que EE no hace mención de la importancia de las mutaciones compensatorias.

Luego, según el NCSE, EE se equivoca al afirmar que “la célula no puede tolerar un número ilimitado de cambios mutagénicos inducidos en los sitios activos críticos” y también que EE “está profundamente confundido acerca del rol de las mutaciones y las adaptaciones”. Sin embargo, las extrapolaciones que hace el NCSE a partir de la evidencia de mutaciones compensatorias no están sustentadas por los datos, en especial la aserción dramática de que “por consiguiente, un gran número de mutaciones pueden ser toleradas”. Pero la evidencia de las mutaciones compensatorias no necesariamente sustenta esta afirmación. De hecho, en muchos casos de resistencia, las mutaciones que confieren resistencia implican un gran costo de fitness debido a que perjudican la supervivencia y reproducción, mientras que otras conllevan un costo mucho menor. Es obvio que aquellas mutaciones con un costo de aptitud mentor se fijaran más fuertemente en una población que aquellas que implican costos de aptitud severos, pero este hecho no justifica la afirmación del NCSE de que “por consiguiente, un gran número de mutaciones pueden ser toleradas”. Muy por el contrario, implica que solo mutaciones particulares pueden ser toleradas. Por ejemplo, un paper que estudió a las mutaciones compensatorias citadas al comienzo, encontró que solo ciertas mutaciones son capaces de restaurar el fitness, mientras que otras resultaron en costos de aptitud severos:

“Las mutaciones Sprc en el gen 16S rRNA, en las posiciones 1191 y 1193 fueron asociadas con un notable deterioro de la aptitud biológica de C. psittaci, y la bacteria fue superada en competencia por su pariente de tipo salvaje. En contraste, mutaciones en la posición 1192 implicaron efectos menores sobre el ciclo de vida de la bacteria, permitiendo a la cepa resistente competir más eficientemente contra la del tipo salvaje. Así pues, mutaciones con un amplio rango de costos de aptitud pudieron ser seleccionadas en los ensayos de placas, proveyendo de esta forma de nuevas estrategias para la prevención y monitoreo de la aparición de resistencia a antibióticos en chlamydiae". [1]

El NCSE protesta de que la “pérdida de aptitud” no consiste de una pérdida absoluta de fitness debido a que esto “siempre [se considera] en relación al tipo salvaje y en el ambiente original”. Sin embargo, en muchos casos el costo de fitness es absoluto, particularmente cuando la resistencia genera alguna afectación fundamental en la capacidad del organismo de realizar procesos biológicos básicos tales como la síntesis de proteínas, el mantenimiento de la pared celular, o la replicación. En estos casos comunes, vemos que los procesos vitales se han vuelto menos eficientes, provocando la pérdida de función en los organismos más que la ganancia, en algún ambiente nuevo. La realidad biológica de los costos de fitness está muy alejada de los ejemplos hipotéticos a menudo propuestos por el NCSE, como el de los pingüinos evolucionando la capacidad de usar sus alas para nadar.

El NCSE también se queja la exposición de EE acerca de las mutaciones compensatorias, afirmando que “muchas mutaciones compensatorias” no implican “costos elevados de aptitud”. Aquí, el NCSE está intentando añadir una negación, estableciendo que los costos de aptitud ocultos no existen en absoluto. Esto es difícil de probar debido a que existen muchos cambios ambientales potenciales a los que las bacterias se pueden enfrentar, y los costos de fitness pueden ser solo aparentes en algunos de estos casos. Los costos de fitness ocultos son, obviamente, ocultos, y permanecen así hasta que uno encuentra un ambiente en el cual estos costos salen a la luz. A través de la investigación posterior con frecuencia se descubre aquellos costos escondidos de los cuales el NCSE creía que no existían.

Por ejemplo, en un estudio titulado “Fitness Cost and Impaired Survival in Penicillin-Resistant Streptococcus gordonzii Isolates Selected in the Laboratory,” Haenni y Moreillon reportaron de mutaciones que incrementaron la resistencia de Streptococcus gordonii a la penicilina como también de mutaciones compensatorias que restauraron la perdida de aptitud causada por las mutaciones de resistencia. Los costos de aptitud no pudieron observarse en la tasa de crecimiento o en la tasa de mortalidad, durante la fase estacionaria. Sin embargo, la cepa con mutaciones compensatorias aumento su tasa de mortalidad cuando las bacterias crecieron en presencia de la cepa silvestre. Esto se trataba claramente de un costo que se encontraba oculto hasta que investigaciones ulteriores lo revelaron. [2]

El NCSE se adelanta al sugerir que el ejemplo de EE de una mutación compensatoria con costos de aptitud enmascarados tal vez sea un “ejemplo imaginario”. De hecho, el ejemplo de EE no es imaginario, y en lo que respecta a este—cambios en la temperatura y la salinidad—, comúnmente influencian en el comportamiento de las bacterias, y estos son cambios que presumiblemente la bacteria puede enfrentar. En particular, para aquellas bacterias que crecen cerca el máximo de temperatura de crecimiento, las proteínas mutantes muestran con frecuencia inestabilidad, algo de lo que la proteína original carecía.

Finalmente, debe notarse que el NCSE admite que existen casos “en donde es verdad” que las mutaciones conllevan “costos de fitness enmascarados”. De todas las quejas y críticas del NCSE, este punto al menos le da la razón a EE. Las mutaciones compensatorias y los costos de aptitud ocultos representan de forma efectiva a áreas en donde se necesita investigación adicional, dentro del marco del cual EE trata estas cuestiones, haciendo notar que “este desacuerdo está lejos de terminarse, y el campo de estudio se encuentra ampliamente abierto a investigaciones futuras”. (p. 109)

En contraste con las insinuaciones tajantes del NCSE de que los costos de fitness ocultos son poco importantes y que “un gran número de mutaciones pueden tolerarse”, EE reconoce que este es un campo activo de investigación, y EE elabora sus afirmaciones acerca de las mutaciones compensatorias en una tentativa, de forma balanceada, y con calidad científica.

F. El único punto válido del NCSE solo engrosa la evidencia en contra de la macroevolución en lo que respecta a lo tratado en EE, demostrando que la resistencia a antibióticos no produce nuevos rasgos, características o funciones.

El NCSE construye un solo punto válido: La primera edición de EE establece incorrectamente que “en cada uno de los casos en donde las mutaciones producen resistencia a antibióticos, la resistencia resulta de pequeños cambios en una molécula proteica”. Esta es una exageración, como la antes mencionada revisión de Walsh (2000) en la que reporta que en adición a pequeños cambios en una proteína en particular, otros mecanismos de resistencia a antibióticos incluyen la sobreproducción de “bombas de eflujo” preexistentes, que remueven el antibiótico del interior de la célula, o la sobreproducción de enzimas preexistentes que se encargan de neutralizar el antibiótico. Otro mecanismo consiste en la sobreproducción de la proteína diana. El NCSE denomina a estas mutaciones como “cambio en la expresión de los transportadores de la droga”, pero en cada uno de estos mecanismos, nada nuevo ha surgido por evolución —el único cambio es el nivel de producción de partes preexistentes. (El NCSE también ofrece el ejemplo de mutaciones en una enzima de la pared celular, pero este caso también representa “pequeños cambios en una proteína en particular,” que es el mecanismo citado con frecuencia por EE, y por lo tanto no contradice de ninguna manera al texto de este libro).

EE se enfoca en el mecanismo principal de resistencia a antibióticos que al parecer le proveería a la bacteria la oportunidad de evolucionar hacia algo nuevo. Pero como lo explica EE, aun en este caso, una evolución de la resistencia a antibióticos se quedaría corta en el intento, debido a que es “dudoso que la clase de mutaciones que produce la resistencia a antibióticos pueda producir nuevas formas de vida —sin importar cuantas veces haya sido alterada la misma molécula”. (p. 104). El NCSE responde citando otros mecanismos de resistencia a antibióticos los cuales no se vinculan a la evolución de nada nuevo, mecanismos que parecen ser incluso menos capaces de producir “nuevas formas de vida” de lo que podrían ser las mutaciones en las proteínas. De hecho, el ejemplo del NCSE de “cambios en la expresión de los genes” son conocidos por implicar costos de aptitud severos: Mortlock (1984) discute experimentos clásicos en donde las bacterias evolucionan su habilidad de metabolizar un polialcohol, el xilitol (probablemente ustedes lo hayan saboreado en chicles)—.  Sin embargo, esta nueva habilidad metabólica observada es debido a la sobreproducción de una enzima preexistente, es decir un cambio en la expresión génica. Al removerse el xilitol queda al descubierto el costo de fitness implicado por estas mutaciones previas en el microorganismo. Una vez que la enzima ya no es requerida, la sobreproducción de esta enzima ahora no requerida provoca que la bacteria se vuelva menos apta. La población rápidamente se ve dominada por aquellos revertientes que han perdido la capacidad de metabolizar el xilitol. [3] Desde un punto de vista genético, parece probable que la misma clase de costo de aptitud podría ser experimentado por aquellas bacterias que se vuelven resistentes a antibióticos debido a la sobreproducción de proteínas particulares o bombas de eflujo, y luego en ausencia de antibióticos, experimentan un costo de fitness debido a que se trata de proteínas sobreproducidas que ya no se necesitan. Por lo tanto, los ejemplos del NCSE probablemente se encuentran vinculados a grades costos de aptitud biológica. Lejos de desautorizar el caso que EE le construye a la macroevolución, las clarificaciones del NCSE terminan por sustentar a los argumentos de EE.

En esta parte, notamos que el NCSE hace su reseña describiendo a otros mecanismos de resistencia a antibióticos y por consiguiente fortalece a los argumentos de EE: No solo que los ejemplos del NCSE sustentan al punto de EE de que la resistencia a antibióticos es un mecanismo insuficiente como para justificar, vía extrapolación, la evolución de nuevos rasgos biológicos complejos, sino que también los ejemplos del NCSE terminan apoyando la explicación que hace EE sobre los costos severos de fitness que experimentan aquellos microorganismos resistentes.

G. El NCSE hace una representación exagerada de los argumentos de EE en lo que respecta a la especiación bacteriana y fracasa en proveer evidencia suficiente para refutar a EE en este punto.

Según el NCSE, EE enuncia: “Nunca una especie de bacteria se convirtió en otra”, pero una ves más el NCSE exagera a los argumentos de EE. En realidad, Explore Evolution cita a una autoridad sobre la cual basa su evidencia, y no hace declaraciones dogmáticas semejantes a la falsa caracterización que hace el NCSE sobre EE; el texto del libro simplemente recalca que “El bacteriólogo británico Alan Linton ha indicado que, ‘a través de 150 años de ciencia bacteriológica, no existe evidencia de que una especie de bacteria haya evolucionado hacia otra’”. (p. 104-105) El NCSE al parecer toma esta cuestión de EE citando a Linton desatendiendo el hecho de que el mismo Linton es un bacteriólogo estimado y experto en su campo de estudio. En lo que a esto respecta, el NCSE intenta responder a Linton planteando “evidencia” mucho más débil que aquella utilizada por Linton.

Linton parece hablar sobre la base de la observación directa de la especiación bacteriana. Los papers citados por el NCSE para refutar a Linton [4] no proveen ninguna evidencia observacional de especiación bacteriana, y por consiguiente no llega a refutarse el planteo de Linton. En lugar de eso, las citaciones del NCSE infieren grado de relacionamiento de especies bacterianas basándose en la observación de que dos géneros bacterianos —Escherichia y Salmonella— comparten similitud genética. De hecho, el paper estima que el evento de especiación correspondiente tomo lugar aproximadamente hace 70 millones de años. Basados en estas similitudes genéticas, fue inferido de que los dos grupos evolucionaron de un ancestro común —pero una supuesta divergencia que hubiese empezado hace 70 millones de años obviamente no fue observada; mejor dicho, solo inferida a partir de mera similitud genética.

El NCSE piensa que la mera similitud génica es una “evidencia” suficiente como para demostrar que dos especies evolucionaron a partir de un ancestro común. Pero la conjetura de que la similitud implica herencia a partir de un ancestro común es solo eso —una conjetura. De hecho, EE documenta numerosas instancias en donde esta conjetura y las metodologías estándares para inferir descendencia común y homología colapsan (véase específicamente los capítulos de EE “Anatomical Homology” y “Molecular Homology”). Existen muchos ejemplos en donde las similitudes entre especies vivientes contradicen las expectativas de un ancestro común, incluyendo a ejemplos dados en EE como genes idénticos utilizados para producir ojos en un rango diverso de animales o ejemplos de evolución convergente extrema observada en la morfología. Los escépticos tienen en su poder mucha evidencia como para cuestionar la conjetura del NCSE acerca de que la similitud necesariamente implica homología y herencia a partir de un ancestro común. El hecho de que estas bacterias compartan similitudes genéticas NO dicta que tengamos “evidencia” de un evento de especiación no guiado que tuvo su inicio hace 70 millones de años. Si tomamos en cuenta a las observaciones empíricas deberíamos concluir que la afirmación de Linton permanece justificada. Además, si el NCSE arguye que le toma 70 millones de años a dos especies relativamente similares de bacterias divergir una de la otra, ¿cómo pueden los biólogos evolutivos dar una buena explicación para la aparición explosiva de una gran cantidad de planes corporales de animales durante el período del Cámbrico en solo unos pocos millones de años?

Autores: Casey Luskin. Es abogado, con estudios de postgrado en ciencia y leyes. Obtuvo su B.S. y M.S. en Ciencias de la Tierra de la Universidad de California en San Diego. Su Licenciatura en Derecho la obtuvo en la misma universidad. Trabaja en el Discovery Institute como Coordinador del Center for Science and Culture. Anteriormente, realizó una investigación geológica en la Scripps Institution for Oceanography (1997-2002).

Ralph Seelke: Obtuvo un BS de Clemson University en 1973. Graduado de University of Minnesota y Mayo Graduate School of Medicine, con un Ph. D en Microbiología. Actualmente trabaja como profesor de Biología en University of Wisconsin-Superior. 

Traducción: Daniel Alonso. Estudia Licenciatura Ciencias Biológicas en UNT (Universidad Nacional de Tucumán), Argentina. 

Fuente: http://www.exploreevolution.com/exploreEvolutionFurtherDebate/2009/02/antibiotic_resistance_revisite.php

REFERENCIAS:

[1] Rachel Binet y Anthony T. Maurelli, "Fitness Cost Due to Mutations in the 16S rRNA Associated with Spectinomycin Resistance in Chlamydia psittaci 6BC," Antimicrobial Agents and Chemotherapy, Vol. 49(11):4455--4464 (Noviembre, 2005).

[2] Marisa Haenni y Philippe Moreillon, "Fitness Cost and Impaired Survival in Penicillin-Resistant Streptococcus gordonzii Isolates Selected in the Laboratory," Antimicrobial Agents and Chemotherapy, Vol. 52(1): 337-339 (Enero, 2008).

[3] R. P. Mortlock (ed.), Microorganisms as Model Systems for Studying Evolution (Plenum Press, New York, 1984).

[4] Adam C. Retchless y Jeffrey G. Lawrence, "Temporal Fragmentation of Speciation in Bacteria," Science, Vol. 317:1093-1096 (Agosto 24, 2007) y Christophe Fraser, William P. Hanage, Brian G. Spratt, "Recombination and the Nature of Bacterial Speciation," Science, Vol. 315:476-480 (Enero  26, 2007).