4.b.2. Eficacia y optimización

4.b.2.a) Fenotipo y eficacia del genotipo

  • Evolución dirigida.

    La mayoría de la variabilidad genética no puede ser aleatoria en genomas o sistemas complejos por la interrelación que necesariamente tendrán, y mucho menos en el caso de un salto evolutivo que pueda generar lo que se conoce como eslabón perdido. Si se acepta la no aleatoriedad, es fácil admitir las modificaciones en el genotipo por condiciones medio ambientales tal y como propuso Lamarck.

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    Nuestros cromosomas están plagados de autoestopistas, de 'elementos móviles', que van saltando por el genoma e insertando nuevas copias de sí mismos durante el viaje. Estos parásitos, que componen casi la mitad del genoma humano, destruyen pero también crean.

    El País 28-02-2001

    Una célula que ha tenido que mantener a lo largo de toda su vida una membrana más dura que la inicialmente prevista por su genética, tendrá que haber hecho modificaciones en su genotipo para crear ciertas proteínas más eficaces para su membrana, y si puede transmitirá esa información a su descendencia *, como haría cualquier ser vivo.

    Siempre hay aspectos que se pueden mejorar en el fenotipo y no solo por motivos medio ambientales, seguramente en animales superiores se cuentan por millones.

    Obviamente, las mejoras tendrán más éxito en la vida y el mecanismo de selección natural, pero el origen de la evolución es la mejora inicial a través de la variabilidad genética no aleatoria.

    Por ejemplo, en biología celular podemos imaginar la existencia de dos proteínas, parecidas en su estructura, con funciones independientes y creadas por dos genes diferentes; y que, con una pequeña modificación, una de ellas pueda ejecutar las tareas de ambas. Esta pequeña modificación supondría una mejora de la eficacia puesto que permitiría la supresión del código genético necesario para crear la proteína ahora redundante.

  • Diferenciación sexual y variabilidad genética.

    La diferenciación sexual permite elegir entre dos líneas de evolución diferente para conseguir el objetivo de mejora de los seres vivos y, en definitiva, de la vida. De alguna forma debe existir un mecanismo para decidir la fuente óptima en cada caso particular. Si un gen es operativo o significativo, debe ser por alguna razón o motivo y existirá un momento en el cual se determine su significatividad.

    La información genética no solo está compuesta de instrucciones para desarrollar el nuevo ser, sino que también incorporará condiciones de desarrollo de dichas instrucciones, es lo que se conoce como epigenética. Un caso parecido podría ser la existencia de marcadores de cuándo un gen ha de comportarse como dominante, aunque es muy dudoso porque habría un problema cuando los dos genes tuviesen ese marcador.

    Lo que sí es más factible es que se incorpore información relacionada; como de las generaciones de antigüedad * que tiene una parte del genotipo o de si se considera de carácter estructural, lo que sería similar a marcarlo como dominante pero distinto conceptualmente.

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    Avance científico y sociedad.
    Mucho que aprender.

    Los genes de cada organismo incluyen toda la información para las propiedades de dicho organismo y también codifican instrucciones reguladoras que, cuando se ejecutan, determinan cómo debe expresarse esta información.

    El País 26-11-1992. Eric H. Davidson.

    También, de alguna manera, incorporará información de interdependencia entre distintas partes del genotipo, es decir, que el desarrollo de una parte en el fenotipo implique el desarrollo de todas las partes marcadas o identificadas por cualquier otro método o mecanismo.

  • Copia de seguridad y modificaciones genéticas.

    Actualmente está admitido que gran parte del código genético no se utiliza en el desarrollo del nuevo ser; basta recordar una de las presentaciones en prensa del genoma humano, donde llamaba la atención lo pequeño que era y la cantidad de código genético no operativo que tenía el cromosoma Y. Parece que la naturaleza no elimina la parte de código genético que se ha modificado, sino que guarda una copia por si acaso. No se sabe muy bien para qué la quiere, pero un programador experimentado entendería perfectamente las diferentes utilidades que se le puedan dar a un código no operativo en la configuración de cualquier programa informático. En cualquier caso, tienen que estar marcadas o identificadas de alguna forma la parte de código operativo y la que no lo es.

    Al igual que cualquier programador, si los seres vivos dispusieran de esta información relacionada y de métodos que permitieran reducir el riesgo de la introducción de nueva información genética en el genotipo, por las consecuencias que pueda tener para el nuevo ser al desarrollar el fenotipo, podrían efectuar muchas más modificaciones que en caso contrario.

  • Saltos evolutivos y eslabón perdido.

    Otro argumento para mejorar la eficacia de la información genética lo proporciona el llamado salto evolutivo, con independencia de cuál haya sido su causa y de si provoca un eslabón perdido. El rechazo a un salto evolutivo por mutaciones aleatorias es mucho mayor, pues dificultaría la existencia de un posible eslabón perdido o de grandes huecos en el registro fósil.

    Una vez producido el salto evolutivo, en los primeros momentos habrá infinidad de código genético redundante y de funciones que se llevan a cabo de formas diferentes, aunque produzcan el mismo resultado; el siguiente paso a la reestructuración acaecida será una simplificación y sistematización del código. Una vez llevada a cabo esta fase, la naturaleza estará en disposición de seguir añadiendo pequeñas modificaciones en el genotipo que mejoren y amplíen las capacidades del ser vivo.

    Estos pasos se producen en cualquier sistema de impulso vital, siendo el más fácil de entender el ejemplo de un programa de ordenador, según se está creando se va añadiendo código que ejecuta funciones adicionales o que mejoran la eficacia de las funciones ya presentes, pero llega un momento que el programador se da cuenta de que muchos añadidos tienen partes comunes o muy similares y que, cada vez que modifica una de ellas, para mantener la coherencia del código y permitir seguir añadiendo funciones, debe modificar muchas otras. Entonces se hace necesaria una reestructuración, salto cualitativo o salto evolutivo que, aunque suponga un trabajo considerable, será más que rentable. Además, normalmente la nueva versión será bastante diferente a la anterior, provocando un posible eslabón perdido.

    Otro ejemplo todavía más esclarecedor será el trabajo de unificar dos programas en uno para obtener ventajas concretas.

    Seguro que el lector puede recordar ejemplos reales de su vida normal o profesional en los que ha seguido un proceso similar. Y seguramente, también podrá encontrar acontecimientos históricos con una dinámica similar, por ejemplo, la promulgación de una Constitución y todos sus efectos sobre las leyes derivadas del sistema jurídico.

 
 

4.b.2.b) Optimización de recursos y selección natural

  • Escasez de recursos y selección natural.

    Indudablemente la naturaleza se encuentra en un mundo donde los recursos son escasos y la mayor parte del tiempo se ha de utilizar en sobrevivir y la supervivencia de la descendencia no está garantizada.

    Los sistemas de impulso vital necesitan evolucionar rápidamente, no siempre es suficiente con hacerlo bien sino que, en ocasiones, hay que ser los mejores; porque el mecanismo de la selección natural puede tener mucha fuerza y actúa de cierre del sistema, eliminando al más lento en conseguir mayor poder sobre el mundo real, adaptándose al entorno o cambiando el entorno.

    En otras palabras, una de las funciones más importantes de la selección natural es la de actuar como acelerador de la evolución.

    Una característica derivada de la velocidad de la evolución y la escasez de recursos desde el origen de la vida es la optimización de los dichos recursos.

    Estas dos características tienen una fuerza especial por el propio diseño de la vida que impone una constante competencia y lucha entre los seres. Por ello  pasan a considerarse verdaderos objetivos de la evolución de los sistemas de impulso vital.

    Con independencia de lo anterior, existe una cuestión metafísica sobre la rapidez en evolucionar como un objetivo importante. ¿Por qué el diseño de la vida en este mundo implica que muchos seres vivos se alimenten de otros y muchos de ellos acaben de una forma un tanto cruel?

 
  • Diferenciación sexual y evolución en línea.

    La diferenciación sexual supone –aparte de otras múltiples consideraciones– un medio de acelerar los cambios en el genotipo al hacer posible incorporar determinadas funciones que provienen de otros seres vivos.

    Cuando se transmite la información genética sin necesidad de otro ser, solo se incorpora la experiencia de un individuo y la evolución de una sola línea es muy lenta.

    Evolución en línea Con diferenciación sexual

     

    Si se consigue unir diferentes experiencias, la evolución será mucho más rápida y será posible utilizar el método de Verificación Lógica de la Información –LoVeInf.

    La gráfica nos muestra la diferencia de incorporación de nuevas modificaciones genéticas con evolución en línea o con diferenciación sexual durante nueve generaciones. Suponiendo que todos los individuos tuviesen el mismo código genético o genotipo en el momento 0, después de 6 generaciones, las modificaciones acumuladas serían la tercera parte con evolución en línea que con diferenciación sexual; después de nueve, la novena parte.

    Obviamente, la evolución de origen externo será tanto mayor cuanto más adulto sea el individuo, especialmente en aquellas mejoras que afecten a funciones que solo se experimentan en la etapa adulta. Este efecto podría ser la justificación biológica, y no cultural, de la observación de que, en muchas especies, las hembras prefieren los genotipos de machos adultos; en contraposición a los machos, que las prefieren jóvenes porque tienen un cuerpo más fuerte para llevar a cabo la difícil y complicada tarea del desarrollo inicial del nuevo ser.

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    Solución para un enigma de las abejas planteado hace 150 años.

    El gen csd es un invento importante que permitió la evolución de las hormigas, las abejas y las avispas, así como sus complejas sociedades al permitir la evolución de la haplodiploidad.

    El País 10-09-2003. Cell.

    Un método intermedio entre la evolución en línea y la diferenciación sexual es la diferenciación sexual primaria o endogámica. Por ejemplo, las abejas tienen machos pero éstos fecundan siempre a la reina de su misma colmena. En este caso, es más probable que un sexo pase una copia de seguridad integra y el otro aporte algún tipo de mejora en el genotipo. Por tener este carácter endogámico el método LoVeInf no se podrá aplicar, al menos como lo hemos descrito; podría aplicarse, en todo caso, con un retraso generacional de forma que la verificación se realice entre modificaciones de distintas generaciones.

    Por otra parte, el hecho de no aplicarse el método LoVeInf supone que se debe buscar la seguridad de la bondad de las modificaciones por otros medios; podría ser el de comprobación exhaustiva, como éste lleva mucho tiempo y trabajo, el sexo encargado de generar los cambios se debería descargar de trabajos pesados que ocupen el organismo, en fin, alguna explicación tendrá el tema de los famosos "zánganos" porque este párrafo es pura especulación.

 
 
  • La optimización del genotipo.

    Volviendo al tema de la importancia genética de la optimización de los recursos, cualquier repetición de un paso evolutivo o genotipo es un paso atrás, una pérdida de tiempo y energía.

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    Se trata sencillamente de sacar el mejor rendimiento posible a las inversiones que se hacen, sean de tiempo o de esfuerzos.

    El País 02-10-2002. Congreso Nacional de Etología

    Ésta podría ser la causa por la cual algunas especies sacrifican al macho después de la unión de forma que la repetición de dicho paso evolutivo sea imposible. Está visto que la naturaleza se toma muy en serio este objetivo.

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    Un estudio sobre el gato montés español propone modificar la teoría de la evolución.

    El País 10-01-1993. Journal of Neuroscience.

    Asimismo, ya hemos citado la posibilidad de asociar condiciones de desarrollo efectivo en función de la existencia o no de caracteres relacionados. Así, es posible que una modificación se desarrolle en una generación posterior a la siguiente e incluso imponer esta condición para garantizar que los cambios realizados sean considerados operativos después de comprobar su utilidad en más de una generación.

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    No cuestionamos la teoría de la evolución, pero...

    La inmensa ventaja evolutiva de adaptarse a diferentes ambientes mediante el mecanismo de matar células del cerebro de forma selectiva antes del nacimiento es que el animal retiene la capacidad de recuperar los rasgos eliminados si su medio ambiente cambia de forma brusca. Así el gato doméstico podría desarrollar nuevamente la visión en color si tuviera que volver a cazar de día.

    El País 15-01-1993. Journal of Neuroscience.

    Este mecanismo se puede justificar desde el prisma del objetivo de rapidez y optimización de la evolución. Por ejemplo, si cambios genéticos de origen medio ambiental fuesen directamente operativos en la generación siguiente, se correría el riesgo de tener que deshacerlos si los cambios medio ambientales no fuesen estables a largo plazo. Igualmente, habría que invertir también todos los ajustes derivados de los mismos; en definitiva, una pérdida de tiempo.

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    La herencia de los rasgos adquiridos.

    Algunos estudios experimentales demuestran la existencia de la herencia de ciertos caracteres adquiridos, y la clave está en que esos caracteres adquiridos tienen que haber dejado una huella en los espermatozoides u óvulos para que se pueda transmitir a su descendencia.

    "Y pone como ejemplo una cepa de ratones marrones"

    El País 10-05-2008 Grandes dogmas caídos

 
 
  • Variabilidad genética y fenotipo.

    Como hemos comentado en el apartado de Garantía y Seguridad, con el método de LoVeInf u otros se pueden hacer muchas más modificaciones en el genotipo sin poner en peligro la viabilidad del nuevo ser vivo. El número de cambios que se realizan en cada generación es tan alto que si no se pudiese aplicar de forma efectiva el método LoVeInf el descendiente no tendría grandes perspectivas de futuro.

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    ...secuenciación completa del pequeño cromosoma Y humano..., contiene 78 de los aproximadamente 30.000 genes que componen el genoma humano...

    ... Se ha calculado que en una sola generación el cromosoma Y varía en 600 unidades.

    El País 21-06-2003. Nature

    Esto es un hecho verificado, puesto que en la naturaleza existen casos como el de los hijos de hermanos; el método LoVeInf se aplicará pero, por existir multitud de modificaciones recientes y comunes, no efectuará su función de filtro con la suficiente eficacia, por lo que no evitará daños visibles e importantes en la descendencia.

    El ejemplo anterior supone una prueba evidente de la cantidad de cambios que se realiza en cada generación e indirectamente de su no aleatoriedad pues solo en caso contrario los hermanos tendrían las mismas modificaciones.

    Por otra parte, el efecto de numerosas mutaciones aleatorias sobre el fenotipo sería más grave en el caso de funciones vitales al tener en cuenta la complejidad y sensibilidad del sistema; es decir, en funciones que prácticamente no pueden admitir cambios aleatorios, puesto que bastaría un pequeño error para producir la muerte o la no-supervivencia del nuevo individuo y la selección natural no permite este tipo de errores.
    Ejemplos de mutaciones aleatorias y con efectos devastadores los podemos encontrar en sucesos históricos como el lanzamiento de bombas atómicas al final de la Segunda Guerra Mundial en Japón y en las películas de los años 50 del siglo pasado.

    En sistemas complejos la única forma de acercarse a la certeza absoluta sobre un aspecto concreto es su contrastación con una fuente independiente. Además, si los cambios fuesen siempre por mutaciones aleatorias no tendría mucho sentido el método LoVeInf, puesto que, dada la magnitud del código genético, raramente se producirían en la misma función.

    En el Estudio EDI - Evolución y Diseño de la Inteligencia se demuestra con claridad la existencia del LoVeInf.

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    El 95% de la variabilidad genética actual existía ya cuando nació la especie.

    Siete científicos de Estados Unidos, Rusia y Francia publican hoy en Science el análisis más amplio realizado hasta ahora de la diversidad genética humana... En cada persona han analizado 377 marcadores en el ADN –microsatélites– que evolucionan especialmente rápido, y por tanto detectan muy bien cualquier mínima variación hereditaria ocurrida desde que la humanidad actual surgió en África... hace unos 50.000 años.

    El País 20-12-2002. Science