El T-urf13 y los genes de novo—Cornelius Hunter

Los genes de novo: La explicación evolutiva.

Las células tienen una capacidad de adaptación notable. Estas pueden determinar con precisión cuáles segmentos del genoma deben copiarse para su uso en la célula.  Pueden editar y regular esas copias de ADN de acuerdo a sus necesidades. E incluso pueden modificar el propio ADN, a través de mutaciones adaptativas, para acomodarse a las presiones ambientales. Y además de estos ejemplos, las células pueden crear genes completamente nuevos, de novo, en un instante evolutivo. Esta es otra capacidad biológica que revela la debilidad científica de la teoría evolutiva.

Una aparente gen de novo es el T-urf13 que se encuentra en ciertas variedades de maíz. El T-urf13 no se encuentra en el genoma nuclear, sino más bien en el mitocondrial. La mitocondria es la planta de energía de la célula que produce adenosín trifosfato (ATP) —la unidad básica de energía química.

Al igual que una presa que está llena de agua, las mitocondrias están llenas de protones. Y así como el agua que fluye a través de la presa hace girar una turbina para producir electricidad, los protones que fluyen a través de una membrana mitocondrial hacen girar una turbina molecular para producir energía química en forma de ATP. Esta turbina molecular, conocida como ATP sintasa, es uno de los muchos tipos de proteínas transmembrana—proteínas que están incrustadas de tal forma que atraviesan la membrana celular.

El gen T-urf13 produce otra proteína transmembrana, la URF13. Múltiples copias juntas del grupo URF13 proporcionan un canal que atraviesa la membrana para permitir el paso de las moléculas hidrofílicas. El canal URF13 normalmente se encuentra cerrado y se abre sólo cuando ciertas moléculas se unen a la parte exterior de la canal. (Sí, es un diseño complicado.) La molécula de unión sirve para alterar la estructura de la URF13 a fin de abrir el canal de la manera correcta. Desafortunadamente, las toxinas de ciertos hongos patógenos también se unen y abren el canal URF13. Esto causa estragos; resulta igual que hacer agujeros en un dique.

Este problema surgió hace aproximadamente cuarenta años, y desde entonces hemos aprendido mucho sobre el gen T-urf13. Se encuentra en un solo linaje de maíz y parece haber surgido rápidamente. Una pequeña parte del gen (aproximadamente 15%) es muy similar a una pequeña región de un gen diferente en el mismo genoma mitocondrial. Este gen paralelo no codifica ninguna proteína, sino más bien un ARN ribosómico. La mayor parte del resto del gen T-urf13 es bastante similar a una secuencia de flanco [flanking sequence] justo en las afueras de ese mismo gen de ARN ribosómico. Finalmente, hay un pequeño segmento del gen T-urf13 que tiene coincidencias en el genoma mitocondrial en otros lugares.

Parece que T-urf13 es un gen de novo, habiendo sido fabricado principalmente a partir de dos segmentos o alrededor de un gen de ARN ribosómico. Es intrigante el motivo por el cual los segmentos asociados a un gen de ARN se combinarían para formar un gen codificante de proteína. Es una muestra más de la fascinante capacidad de reutilización, mezcla y combinación que parece estar integrado a la ingeniería celular.

Los evolucionistas, que ven la biología como un juego de bingo, no lo consideran así. Ellos concluyen sorprendentemente que el gen T-urf13, el cual produce una proteína increíblemente compleja, surgió por casualidad y al azar.

Su idea es que ciertos reordenamientos genómicos espontáneos y ciegos pueden producir nuevos segmentos de ADN codificante de proteínas sobre una base regular. Y de vez en cuando, incluso, un proceso ciego encuentra una maravilla como el T-urf13. ¿Esto no parece, acaso, sugerir que todo el genoma es una fuente de genes de novo? Según este pensar, la evolución ha creado genomas compuestos por miles de millones de nucleótidos, y estos segmentos de ADN se convierten a su vez en fuentes de genes futuros.

Sólo hay un problema: la idea tiene poco sentido científico. Una secuencia de ADN de bases aleatoriamente distribuidas y de la longitud de la totalidad del genoma de maíz no contiene un solo gen que probablemente llegue a codificar para un gen funcional. Por ejemplo, un estudio reportó que se necesitaban más de un millón de millones de secuencias aleatorias para encontrar una sola proteína funcional. En ese estudio, no sólo que la proteína era más corta que el URF13 (URF13 es 50% más larga y las probabilidades disminuyen rápidamente con la longitud), sino que aquello que calificó como "función" era bastante modesto (una leve unión al ATP se definió como función lo cual en comparación con el canal URF13, es como un triciclo frente a un avión de pasajeros).

Puede que no seamos capaces de calcular con precisión cual es la probabilidad de que funcione la explicación de la evolución de los genes de novo, como el T-urf13, pero sí sabemos que tales probabilidades no son muy favorables.

¿Cuáles son las posibilidades?

Hemos estado discutiendo sobre gen de novo T-urf13, que se encuentra en el genoma mitocondrial de determinadas variedades de maíz. Los lectores se preguntarán sobre el planteo evolucionista de que el gen surgió a través de la evolución ciega, y en particular sobre el rol de las mutaciones. Vamos a echar un vistazo.

En primer lugar, el marco de tiempo en el que surgió T-urf13 es demasiado corto para que ocurran aquellas mutaciones que jueguen un papel importante. La explicación evolutiva es que secuencias de ADN existente en el genoma mitocondrial del maíz y que no codifica para proteínas, proporciono la materia prima para el nuevo gen codificante T-urf13.

Bajo el marco teórico de la evolución, no se supone que estas secuencias de ADN llevarían un estrato pre-planificado de información para la codificación de proteínas. No obstante, tales estratos o capas de información son comunes. Por ejemplo, en un sistema de comunicación es posible transmitir múltiples mensajes simultáneamente; un solo cable podría transmitir varias conversaciones telefónicas o varios usuarios de Internet. En otras palabras, puede haber varios mensajes superpuestos en una señal.

Y así como varios mensajes se pueden transmitir a través de un alambre, también puede haber varios mensajes, o estratos de información, en una secuencia de ADN. Por supuesto, la evolución no se esperaba tal nivel de inteligencia. De ahí la sorpresa, cuando se descubrió que muchos genes están superpuestos en el ADN. En los últimos años se ha encontrado ADN que contiene varias capas de información.

¿Podría ser que haya otro estrato de información que la célula utilice para crear nuevos genes? Parece que sí, y tal vez sea por esto que nos encontremos con genes de novo como el T-urf13. Pero debido a que la evolución rechaza dogmáticamente cualquier posibilidad de diseño, no deja abierta la posibilidad de que las secuencias de ADN no codificantes de proteína lleven un estrato de información codificante de proteína planificado de antemano.

En lugar de eso, la información codificadora de dicha proteína debe existir solo gracias al puro azar. Y cuando se producen reordenamientos aleatorios, y una completa secuencia de proteína simplemente viene a la existencia, entonces es cuando se les considera genes de novo. Una proteína sofisticada como la URF13 puede parecer que ha sido diseñada, pero tal apariencia debe ser engañosa. Este tipo de eventos deben ocurrir por casualidad, no por diseño.  

¿Y cuáles son las probabilidades de que esto ocurra? El genoma mitocondrial del maíz es de aproximadamente medio millón de pares de bases de longitud. Eso es suficiente como para contener cerca de 2.000 genes del tamaño del T-urf13. Este número puede aumentarse si se considera a los seis marcos de lectura diferentes del ADN, y reducirse teniendo en cuenta el hecho de que sólo una parte del genoma mitocondrial de maíz está disponible. También puede aumentarse si se permite cierta superposición entre los genes ocultos.

Seamos conservadores y digamos que hay un espacio para 100.000 de estos genes en el genoma mitocondrial del maíz. No obstante esto es siete órdenes de magnitud menor que el millón de millones de secuencias necesarias para sostener cualquier esperanza de obtener un gen funcional, como se ha observado en un experimento. E incluso esa estimación es conservadora ya que sólo considera una función menor: la de unión al ATP.

En contraste, la proteína URF13 es una máquina mucho más compleja y hábilmente diseñada. Está diseñada de tal manera que varias copias encajan entre sí para formar una maquinaria proteica. Y tal máquina se ajusta en la membrana interna mitocondrial, un entorno muy complejo. Y la máquina proporciona un canal que permite que sólo ciertos tipos de productos químicos pasen a través de la membrana. ¿Y mencioné que el canal está cerrado, y que tiene un “interruptor” molecular para abrir la “puerta”?

El diseño de la proteína URF13 empequeñece a la evaluada función experimental de unión al ATP. Y sin embargo, incluso en ese caso, simple, y con supuestos conservadores, encontramos que las probabilidades de que el gen T-urf13 surja a través de la evolución ciega es de uno cada diez millones (es decir, 1 en 10 millones). El número real, sin duda, tiene muchos más ceros.

Esta es la historia de las probabilidades evolutivas. Una y otra vez nos encontramos con muchos ceros. Diseño tras diseño, y especie tras otra, la evolución dará una explicación basada en eventos improbables para crear este tipo de maravillas. Los evolucionistas ahora contemplan la idea de la existencia de un multiverso—un universo mayor que contiene un número incalculable de universos invisibles trabajando duro a través de los siglos—con el fin de vencer las probabilidades. De seguro, estos diseños nunca aparecerían si sólo hubiera habido un universo, ¿pero que si hay una infinidad de universos? Seguramente uno de ellos hubiera tenido suerte.

Los evolucionistas no se preocupan de que su historia sea poco probable. Insisten en que los genes de novo  deben, de una manera u otra, ser simplemente el resultado de procesos no guiados. Este es un buen ejemplo de lo absurdo de la evolución. Al igual que un robot que choca contra la pared pero que a pesar de ello simplemente sigue intentándolo, la evolución no puede ajustarse a los datos científicos. Esto se debe a que la evolución no es, en el fondo, una teoría científica. Esta impulsada por el mandato metafísico de que la materia y el movimiento debe explicarlo todo, sin importar la evidencia. Este mandato proviene de una larga historia del pensamiento de la ciencia, la filosofía y la teología.

Un gen de novo: Improbable y muy Improbable.

Si usted desordena alrededor del 90% de la secuencia de una proteína—de forma aleatoria reemplazando a cada aminoácido por otro diferente— ¿La proteína aún podría realizar su trabajo? Eso es lo que los evolucionistas tratan de demostrar con el fin de dar sentido a su teoría. En el caso del gen de novo T-urf13, las dos opciones parecen ser (i) un uno en diez millones para que las secuencias codificadoras de proteína simplemente vengan a la existencia para su uso o (ii) sólo el 10% de la secuencia de T-urf13 realmente importa y se puede mezclar el resto sin efecto.

Un problema obvio para evolución es que se requiere que haya grandes bancos de programas biológicos que surgen por su cuenta. Un ejemplo de esto son los genes codificantes de proteínas. Los evolucionistas suelen decir que estos no son más que la reutilización de genes codificantes preexistentes. Por ejemplo, somos capaces de ver en color, porque las fotocélulas en nuestra retina contienen diferentes proteínas que son sensibles a los diferentes colores de la luz. ¿Y cómo surgen los genes de estas proteínas diferentes? Fácil, tome uno de esos genes, duplíquelo y dele unas pocas mutaciones para modificar la sensibilidad del color. Por supuesto que hay problemas masivos con esta narrativa y que los evolucionistas no reconocen, pero eso es otra historia.

Además, está la cuestión ¿de dónde surgió el gen en primera instancia? Si los nuevos genes provienen de genes preexistentes, ¿entonces de donde vino el primer gen? Desde David Hume, los evolucionistas han argumentado en contra de una regresión infinita de causalidad por qué tendrían que tener un punto de partida. No tienen explicación para tal complejidad espectacular más allá de la especulación vaga que equivale a "Vea, puf, sucedió."

Las dos opciones

La secuencia del gen T-urf13 parece provenir de dos secuencias separadas que ya residen en el genoma mitocondrial. Las dos secuencias se encuentran dentro y flanqueando a un gen de ARN. En otras palabras, parece que dos secuencias se reunieron, junto con un segmento corto no identificado, para formar este nuevo gen.

Pero la historia es más complicada que la simple reutilización de secuencias codificantes pre-existentes. En virtud de la teoría de la evolución, las secuencias de ARN y las secuencias de flanco no están diseñadas para codificar proteínas. La evolución no tiene la capacidad de pre-visión para incrustar funciones secundarias para uso futuro en la información del ADN.

Por lo tanto, los evolucionistas no pueden decir el gen T-urf13 surgió de la duplicación de un gen codificante de proteínas. Se podría decir que el T-urf13 es un golpe de suerte— el ARN y las secuencias de los flancos pasaron a tener propiedades de codificación de proteínas a pesar de que no fueron diseñadas o utilizadas como tales. Como lo expliqué anteriormente esto es poco probable, menos de uno en diez millones.

O tal vez los evolucionistas reconocerán de que las secuencias de ARN y las flanqueantes fueron originalmente no-codificantes de proteínas, pero las mutaciones las han convertido en una secuencia codificante de proteínas. El problema aquí es que no encontramos muchas mutaciones en la obra. Este es un argumento difícil de hacer para los evolucionistas porque hay muy poca información añadida a la secuencia. Lo que encontramos es un par de decenas de mutaciones puntuales de unos 340 nucleótidos (aproximadamente el 93% de los nucleótidos se conservan), junto con varias inserciones y deleciones.

Esta segunda opción es probablemente peor que la primera opción. Los evolucionistas tendrían que decir que una secuencia que no tiene la propiedad de codificar una proteína—que no fue diseñada o seleccionada para dicha información y, por tanto, no es más que una secuencia aleatoria para cumplir ese rol—puede adquirir esta propiedad mediante el reemplazo de sólo unos pocos nucleótidos. La proteína resultante tendría sólo un pequeño porcentaje de los aminoácidos modificados, junto con algunas inserciones y deleciones.

Una forma de probar esta hipótesis evolutiva sería introducir mutaciones en estos sitios nucleotídicos del T-urf13 que comparten similitud con el ARN original y las secuencias de los flancos. En otras palabras, mezclar la mayor parte del gen T-urf13. Si bien no podemos saberlo a ciencia cierta, sin duda nuestro conocimiento actual sugiere que el gen resultante sería un gen basura. No se puede revolver el noventa por ciento de un gen y razonablemente esperar  una proteína correctamente plegada, funcionando y con una aptitud biológica [fitness] adecuada.

Y si el gen mutado es basura entonces llegaríamos a la conclusión de que el T-urf13 debe sus habilidades de codificación de proteínas, probablemente en gran parte, al ARN original y las secuencias de flanco, y esta hipótesis evolutiva no tiene mucho sentido. 

Autor: Cornelius G. Hunter, Ph.D, es un graduado de la Universidad de Michigan, donde obtuvo una licenciatura y maestría en ingeniería aeroespacial. Recibió un doctorado en Biofísica y Biología Computacional de la Universidad de Illinois y en la actualidad es profesor adjunto de  Ciencia y la Religión en la Universidad de Biola. Actualmente se dedica a su post-doctorado en biofísica molecular y a la investigación en ingeniería en Cameron Park, California. Es miembro del  Discovery Institute. Es tambien vicepresidente de Seagull Technology, Inc.

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

Fuente:  

Parte I: http://darwins-god.blogspot.com.ar/2009/11/de-novo-genes-evolutionary-explanation.html

Parte II: http://darwins-god.blogspot.com.ar/2009/11/de-novo-genes-what-are-chances.html

Parte III: http://darwins-god.blogspot.com.ar/2009/12/de-novo-gene-unlikely-and-very-unlikely.html