¿Evidencia de Diseño?. La Explosión Cámbrica. Parte 8

Stephen C. Meyer, Marcus Ross, Paul Nelson, y Paul Chien

¿Evidencia de Diseño?

Nuestra discusión sobre este punto ha sugerido que ni el Neodarwinismo, ni la teoría del Equilibrio Puntuado pueden representar adecuadamente el patrón de evidencia fósil que rodea a la explosión cámbrica. En su lugar, estas dos teorías se basan en mecanismos que deberían producir nuevas formas de vida de una manera muy diferente a la evidencia hallada en el registro fósil precámbrico / cámbrico. En esta sección, vamos ahora a ampliar nuestra crítica para mayores desafíos de la eficacia de los diversos mecanismos sin dirección de cambio evolutivo y a proponer una explicación causal alternativa tanto para el origen de la nueva información que se presenta en el Cámbrico como para las demás características específicas de la explosión descritas anteriormente.

Los estudios realizados en la historia y filosofía de la ciencia han demostrado que muchas teorías científicas, en particular en las ciencias históricas, se formulan y justifican como inferencias a las mejores explicaciones científicas.84 Históricamente los científicos suelen evaluar varias hipótesis alternativas mediante la elección de la hipótesis que proporciona, si fuese cierta, la mejor explicación para un conjunto de datos relevantes. Aquella que tiene mayor poder explicativo suele ser juzgada como la teoría mejor y más probablemente cierta. El propio Darwin usó este método de razonamiento en la defensa de su teoría de la descendencia universal común.85 Por otra parte, los estudios contemporáneos sobre el método de la inferencia a la mejor explicación han demostrado que es determinante entre un conjunto de explicaciones posibles en competencia aquella que constituye la mejor dependencia de los juicios sobre la adecuación causal, o poderes causales, en la competencia entre entidades explicativas.86 Históricamente los científicos razonan de acuerdo con los cánones uniformistas como método para juzgar la plausibilidad de las explicaciones causales de los acontecimientos pasados en lugar de su conocimiento de las presentes relaciones causa-efecto , es decir, en lugar de su conocimiento de los actuales poderes causales de diversas entidades o procesos.

En lo que sigue, vamos a hacer un caso para el Diseño Inteligente como la más adecuada causalmente explicación de las características de la explosión cámbrica. Para ello, vamos a demostrar qué, además de las dificultades descritas anteriormente, los principales mecanismos del cambio evolutivo materialista no son suficientes para producir la nueva información y las estructuras corporales que surgen en el Cámbrico. Sin embargo, no vamos a deducir la actividad de un diseñador inteligente sólo porque los conocidos procesos o mecanismos naturales no puedan explicar el origen de las principales características de la explosión cámbrica. En su lugar, vamos a demostrar que los agentes inteligentes poseen precisamente los poderes causales que se necesitan para producir las características únicas de la explosión cámbrica. En otras palabras, vamos a demostrar que la explosión cámbrica manifiesta características o indicadores positivos de los sistemas característicos de diseño inteligente que en cualquier otro ámbito de la experiencia daría lugar al reconocimiento de la actividad intencional o inteligente. Pasamos ahora a analizar estas características (aproximadamente en el orden inverso al que fueron discutidos en la Parte II).

A. El “Quantum” de Incremento en Información Biológica Especifica

¿Cómo podemos explicar este discontinuo “quantum” de incremento de información biológica que se desprende durante el Cámbrico? Meyer sostuvo, en un ensayo anterior sobre el origen de la vida, que el diseño inteligente proporciona una explicación causal suficiente para el origen de grandes cantidades de información, ya que contamos con una experiencia considerable de agentes inteligentes que generan configuraciones informacionales de la materia. Para citar a Henry Quastler teórico de la información, la “creación de nueva información está habitualmente asociada a la actividad consciente.” 87 Sin embargo, si el diseño inteligente constituye una necesaria o mejor explicación causal para la información biológica que se produce en el Cámbrico depende de si otra explicación causal adecuada existe. En la discusión anterior de Meyer del origen de la información genética en un contexto prebiótico, argumentó en contra de la suficiencia de las tres grandes clases de explicación naturalista para el origen de la información genética necesaria para crear una célula en primer lugar. Sostuvo que ni el azar ni la selección natural prebiótica actuando sobre variaciones aleatorias ni la necesidad físico-química, es decir, la auto-organización, pueden explicar el origen de la información biológica a partir de la química simple. Dado que sólo el diseño inteligente es suficiente como explicación causal del origen de la información, llegó a la conclusión de que el diseño inteligente constituye la mejor explicación para el origen de la información necesaria para construir la primera célula viva.

Sin embargo, el origen de la información en los fósiles cámbricos presenta una situación diferente. Es evidente que la cantidad de información representada por los numerosos nuevos genes, las proteínas y las estructuras morfológicas que se presentan en el Cámbrico desafían los recursos explicativos del azar, especialmente teniendo en cuenta el escaso tiempo involucrado en la explosión. Sin embargo, los neodarwinistas argumentan que en la biología, a diferencia de un contexto prebiótico, el mecanismo neodarwinista de selección natural actuando sobre la variación al azar juega un papel importante en la generación de información nueva. Además, el modelo de la auto-organización para el origen de la información en la explosión cámbrica ha sido propuesto.88 Por lo tanto, para que el diseño inteligente se presente como la mejor, y no sólo como una explicación plausible para el origen de la información biológica que se plantea en el Cámbrico, hay que demostrar la inverosimilitud de los dos mecanismos el neodarwiniano y la auto-organización como explicaciones para el origen de la información biológica que se plantea en el Cámbrico. Lo haremos a continuación. (La teoría del equilibrio puntuado no ofrece ningún mecanismo especial para el origen de nueva información biológica más allá de una apelación a macromutaciones. Ya que la crítica de este enfoque en nuestra discusión tratara de los mecanismos neodarwinianos y la auto-organización, no vamos a ofrecer ninguna crítica más del equilibrio puntuado.)

1. SELECCIÓN NATURAL, GENES Y PROTEINAS

Como se señaló anteriormente, una útil métrica de la complejidad es el número de tipos de células (véase la figura 10).89 Para construir un animal se requiere, como mínimo, la construcción de muchos nuevos tipos de células. Pero tipos de células especializadas requieren proteínas, y nuevas proteínas requieren nuevas secuencias génicas, es decir, nueva información genética. Los organismos que de repente aparecieron en el Cámbrico tuvieron muchos tipos de células más novedosas y especializadas (y, por lo tanto, proteínas mucho más novedosas y especializadas) que los organismos mucho más simples que se encuentran en el Precámbrico. Por lo tanto, habrían requerido (como mínimo) una gran cantidad de nueva información genética. ¿Cómo surgió esta información?

De acuerdo con el neodarwinismo, los nuevos genes y proteínas surgen como resultado de la selección natural actuando sobre variaciones aleatorias o mutaciones en el material genético de los organismos. Sin embargo, desde la década de 1960 una serie de científicos y matemáticos han cuestionado la capacidad de la mutación y la selección para generar información en forma de nuevos genes y proteínas. Su escepticismo se deriva de la consideración de la improbabilidad extrema (y especificidad) de genes funcionales y proteínas.

Un gen típico contiene más de 1.000 bases dispuestas con precisión. Sin embargo, para cualquier disposición específica de cuatro bases de nucleótidos de longitud n, hay un número correspondiente de 4^n disposiciones posibles de bases. Para cualquier proteína hay 20^n posibles arreglos de aminoácidos capaces de formar proteínas. Un gen de 999 bases de longitud representa un caso de las 4^999 posibles secuencias de nucleótidos; una proteína de 333 aminoácidos representa un caso de 20^333 posibilidades.

Desde la década de 1960, los biólogos piensan generalmente que las proteínas funcionales son poco frecuentes entre el conjunto de las posibles secuencias de aminoácidos de longitud (correspondiente). Algunos han utilizado una analogía con el lenguaje humano para ilustrar por qué. Michael Denton, por ejemplo, ha demostrado que las palabras o frases significativas son extremadamente raras en el conjunto de posibles combinaciones de letras en inglés, sobre todo cuando la secuencia de longitud crece. Además, Denton muestra que las frases más significativas son altamente aisladas respecto de otras en el espacio de posibles combinaciones tales qué, las sustituciones de letras al azar, después de unos pocos cambios inevitablemente degradan el significado. Aparte de unas pocas frases estrechamente agrupadas accesibles por sustitución aleatoria, la gran mayoría de frases con sentido se hallan, probabilísticamente hablando, más allá del alcance de la búsqueda aleatoria.

Denton y otros han argumentado que restricciones similares se aplican a los genes. Se han puesto en duda, por lo tanto, si una búsqueda no dirigida por mutación / selección tendría una posibilidad razonable de localizar nuevas islas de función que representen genes o proteínas fundamentalmente nuevas disponibles en el tiempo.90 Algunos han argumentado que las alteraciones en la secuencia probablemente resultan en la pérdida de función de la proteína antes que en la aparición de una función fundamentalmente nueva. Sin embargo, ni la sensibilidad de los genes y proteínas a la pérdida funcional como resultado de un cambio de secuencia ni el grado en el que las proteínas funcionales están aisladas dentro de un espacio de secuencias ha sido totalmente reconocido.

Recientemente, los experimentos en biología molecular han arrojado luz sobre estas cuestiones. Una variedad de técnicas de “mutagénesis” han demostrado que las proteínas (y por lo tanto los genes que los producen) son de hecho altamente especificas en relación a la función biológica.91 La mutagénesis permite probar la sensibilidad de las proteínas (y, por implicación, del ADN) a la pérdida funcional como resultado de alteraciones en la secuencia. Esta investigación ha demostrado que, a pesar de que muchas proteínas toleran una variedad de aminoácidos en algunos sitios sin pérdida de función, los residuos de aminoácidos en muchos sitios activos clave no puede variar en absoluto sin producir perdida funcional.92 Además, mientras que las proteínas admiten alguna variación en algunos sitios, incluso en estos casos, sólo un conjunto limitado de los veinte residuos formadores de proteínas preservará la función, es decir, incluso en sitios que admiten variación, no cualquier aminoácido lo hará. Además, las sustituciones múltiples frente a la substitución única de aminoácidos generalmente resultan en la pérdida rápida de la función proteica, incluso cuando estos cambios ocurren en sitios que permiten variación cuando se alteran aisladamente.93 Acumulativamente, estas limitaciones implican que las proteínas son altamente sensibles a la pérdida funcional como un resultado de alteraciones en la secuenciación y que las proteínas funcionales representan arreglos altamente aislados e improbables de aminoácidos que son a su vez arreglos mucho más improbables, de hecho, de lo que sería probable que se produzcan por casualidad, incluso teniendo en cuenta los miles de millones de años de edad de nuestro universe.94

Por supuesto, los neodarwinistas no pretenden una búsqueda completamente aleatoria a través del espacio de posibles secuencias de nucleótidos. Consideran que la selección natural actúa para conservar las pequeñas variaciones ventajosas en las secuencias genéticas y sus productos proteicos correspondientes. Richard Dawkins, por ejemplo, compara un organismo a un monte escarpado.95 Compara el escalar el precipicio escarpado hasta la parte frontal de la montaña con construir un nuevo organismo por casualidad. Él reconoce que este enfoque del “Monte Improbable” no tendrá éxito. Sin embargo, sugiere que hay una pendiente gradual hasta la parte trasera de la montaña que podría ser escalado en pequeños pasos incrementales. En su analogía, la parte trasera hasta el Monte Improbable corresponde al proceso de selección natural que actúa sobre cambios aleatorios en el texto genético. Lo que las posibilidades por sí solas no pueden llevar a cabo a ciegas o de un salto, la selección (actuando sobre mutaciones) puede lograrlo a través del efecto acumulativo de muchas pequeñas etapas sucesivas.

Sin embargo, la especificidad extrema y la complejidad de las proteínas presentan una dificultad no sólo por la posibilidad del origen de la información biológica específica (es decir, para las mutaciones aleatorias por sí solas), sino también para la selección y mutación actuando en concierto. De hecho, los experimentos de mutagénesis poner en duda cada uno de los dos escenarios por los que los neodarwinistas imaginan nueva información apareciendo por los mecanismos de mutación / selección. Según los neodarwinistas, cualquiera de los nuevos genes funcionales surgen a partir de secciones no codificantes en el genoma o los genes funcionales se derivan de genes preexistentes. Ambos escenarios son problemáticos.

En el primer escenario, los neodarwinistas visualizan la nueva información genética derivada de las secciones del texto genético que presumiblemente puede variar libremente sin consecuencias para el organismo. De acuerdo con este escenario, las secciones no codificantes del genoma, o secciones duplicadas de las regiones codificantes, puede experimentar un prolongado período de “evolución neutral” en el que alteraciones en las secuencias de nucleótidos no tienen ningún efecto discernible sobre la función del organismo. Eventualmente, sin embargo, una nueva secuencia de genes que surgirá puede codificar para una proteína nueva. En ese punto, la selección natural puede favorecer el nuevo gen y su producto proteico funcional, asegurando así la preservación y la heredabilidad de ambos.

Este escenario tiene la ventaja de permitir que el genoma pueda variar a través de muchas generaciones mediante mutaciones de “búsqueda” en el espacio de bases de secuencias posibles. El escenario tiene un problema principal, sin embargo: el tamaño del espacio combinatorio y la extrema rareza de las secuencias funcionales dentro de ese espacio de posibilidades. Como la selección natural no puede hacer nada para ayudar a generar nuevas secuencias funcionales, sino que sólo puede preservar dichas secuencias una vez que han surgido, por pura casualidad la variación aleatoria tiene que hacer el trabajo de la generación de información, es decir, de encontrar raras secuencias funcionales dentro de un universo de posibilidades combinatorias. Sin embargo, la probabilidad de montaje al azar (o el “hallazgo”, en el sentido anterior) de una secuencia funcional es prácticamente nula, incluso en una escala de miles de millones de años. Los experimentos de mutagénesis de Robert Sauer implican que la probabilidad de que se ajuste (al azar) una secuencia correcta para una corta proteína de 100 aminoácidos de longitud es de alrededor de 1 posibilidad entre 10^65. 96 Investigaciones más recientes de mutagénesis sugieren que los métodos de Sauer implican medidas de probabilidad que son, en su caso, también optimistas.97

Otras consideraciones implican improbabilidades adicionales. En primer lugar, los nuevos animales Cámbricos requerirían mucho más tiempo que lo que las proteínas de 100 aminoácidos necesitarían para llevar a cabo funciones especializadas. Susumu Ohno ha observado que los animales del Cámbrico habrían requerido proteínas complejas como la lisil oxidasa con el fin de soportar sus robustas estructuras corporales.98 Las moléculas lisil oxidasa en los organismos existentes comprenden más de 400 aminoácidos. Estas moléculas representan arreglos de materia muy complejos (no repetitivos) y bien especificados. Una extrapolación razonable a partir de experimentos de mutagénesis realizados en moléculas de proteínas más cortas sugieren que la probabilidad de producir secuencias proteicas funcionales al azar de esta longitud es mucho menor que 1 posibilidad entre 10^150, el punto en el que, de acuerdo con el cálculo del límite universal de probabilidad de Dembski, apelar su probabilidad se convierte en un absurdo dado el tiempo y otros recursos probabilísticos de todo el universo.99

En segundo lugar, la explosión cámbrica tomó mucho menos tiempo (5 x 10^6 años) que la duración del universo en su conjunto (2 x 10^10 años) que el que Dembski asume en su cálculo. En tercer lugar, las tasas de mutación de ADN son demasiado lentas para generar los nuevos genes y proteínas necesarias para la construcción de los animales cámbricos vista la duración de la explosión. Como Ohno ha explicado: “Suponiendo una tasa de mutación espontánea de un generoso 10^-9 por base por año y suponiendo también que no haya interferencia negativa para la selección natural, todavía toma 10 millones de años para soportar el 1% de cambio en la secuencia de bases de ADN. En consecuencia, desde 6 hasta 10 millones años en la escala de tiempo evolutivo no es más que un abrir y cerrar de ojos. La explosión del Cámbrico que denota la aparición casi simultánea de casi todos los filos existentes. . . dentro del intervalo de tiempo de 6 a 10 millones de años no puede ser explicado por divergencia mutacional de las funciones de genes individuales. “100

El mecanismo de mutación / selección se enfrenta a otro obstáculo probabilístico. Los animales que aparecen en el Cámbrico exhiben estructuras que sugieren muchos nuevos tipos de células, cada una de las cuales requieren muchas proteínas novedosas para realizar sus funciones especializadas. Además, los nuevos tipos celulares requieren sistemas de proteínas que deben, como condición de la función, actuar en estrecha coordinación con los otros. La unidad de selección en tales sistemas asciende al sistema como un todo. La selección natural selecciona para obtener una ventaja funcional. Sin embargo, los nuevos tipos celulares requieren sistemas completos de proteínas para el desempeño de sus funciones distintivas. En tales casos, la selección natural no puede contribuir al proceso de generación de información hasta después de que la información necesaria para construir el sistema requerido de proteínas ha surgido. Por lo tanto, las variaciones aleatorias deben, una vez más, hacer el trabajo de la generación de información, y no simplemente para una proteína, sino para que muchas proteínas surjan casi al mismo tiempo. Sin embargo, las probabilidades de que esto ocurra por casualidad son mucho menores que las probabilidades necesarias para el origen de un solo gen o proteína (véase más arriba).

Richard Dawkins ha reconocido que “podemos aceptar cierta cantidad de suerte en nuestras explicaciones, pero no demasiada.” 101 La teoría neutral de la evolución, que, por su propia lógica, impide que la selección natural juegue un papel en la generación de la información genética hasta después del hecho, se basa en su totalidad en “demasiada suerte”. La sensibilidad de las proteínas a la pérdida funcional, la necesidad de proteínas largas para construir nuevos tipos celulares y animales, la necesidad de nuevos sistemas enteros de proteínas al servicio de nuevos tipos celulares, la brevedad de la explosión cámbrica en relación con las tasas de mutación, todos estos factores sugieren que la secuencia de nuevos genes y proteínas es muy improbable para tener una posibilidad real de que surjan por casualidad sin la ayuda de la selección natural.

Sin embargo, la teoría neutral requiere que los nuevos genes y proteínas que surjan sean esencialmente solo por mutación al azar. La ventaja adaptativa se acumula después de la generación de nuevos genes y proteínas funcionales. Por lo tanto, la selección natural no puede desempeñar un papel hasta que las nuevas moléculas portadoras de información hayan surgido de forma independiente. Así, la teoría neutral prevé la necesidad de escalar la cara escarpada del precipicio de Dawkins en el que no hay ninguna parte trasera de pendiente gradual situación qué, por la propia lógica de Dawkins, es probabilísticamente insostenible.

En el segundo escenario, los neodarwinistas imaginan nuevos genes y proteínas que surgen por numerosas mutaciones sucesivas en un texto genético preexistente que codifica las proteínas. Para adaptar la metáfora de Dawkins un poco, este escenario prevé una subida gradual hasta un pico funcional y luego sube otro. Sin embargo, experimentos de mutagénesis de nuevo sugieren una dificultad. Experimentos recientes realizados por Douglas Axe de la Universidad de Cambridge muestran que, incluso cuando se explora una región del espacio de secuencias poblada por proteínas de una sola función, los cambios de múltiples posiciones conducen más rápidamente a la pérdida de function.102 Sin embargo, para activar una proteína desde otra con una función completamente nueva se requieren muchos más cambios que los que son típicamente suficientes para degradar la función. Los resultados de Axe implican que, con toda probabilidad, las búsquedas aleatorias para nuevas proteínas (a través de un espacio de secuencias) darán lugar a la pérdida funcional mucho antes que surja cualquier novedad funcional de la proteína.

Francisco Blanco del laboratorio de Biología Molecular Europeo ha llegado a una conclusión similar. Usando mutagénesis dirigida, su equipo ha encontrado que los espacios de secuencia entre dos dominios de proteínas naturales no están poblados por confirmaciones plegadas o funcionales (es decir, proteínas). En su lugar, las secuencias mutantes “carecen de una bien definida estructura tridimensional.” Ellos concluyen: “Los resultados obtenidos aquí muestran que tanto los residuos del núcleo hidrófobo y los residuos superficiales son importantes en la determinación de la estructura de las proteínas, y sugieren que la aparición de un pliegue completamente nuevo a partir de uno ya existente es poco probable que se produzca por la evolución a través de una ruta de plegado de secuencias intermedias “(énfasis añadido) .103

Así, aunque este segundo escenario neodarwinista tiene la ventaja de comenzar con genes funcionales y proteínas, también tiene una desventaja letal: cualquier proceso de mutación al azar o reordenamiento en el genoma casi inevitablemente generará secuencias intermedias no funcionales antes que cualquier fundamentalmente nuevo gen y proteína funcionales surja (véase el gráfico 21). Estas secuencias, pues, no pueden conferir ninguna ventaja de supervivencia sobre los organismos de acogida. Sin embargo, la selección natural favorece sólo la ventaja funcional. No puede seleccionar ni favorece secuencias de nucleótidos o cadenas polipeptídicas que aún no realizan funciones biológicas, y menos aún favorecerá secuencias que borran o destruyen el funcionamiento preexistente.

Figura 21

Figura 21. El diagrama muestra que cambios múltiples en la secuencia de letras en una sentencia del idioma inglés inevitablemente degrada el significado antes de la aparición de un nuevo significado. Un problema similar se aplica a las secuencias específicas de genes.

La evolución de los genes y proteínas debe oscilar a través de una serie de secuencias intermedias no funcionales que la selección natural no favorece o preserva pero, con toda probabilidad, elimina.104 Cuando esto sucede, la selección basada en la evolución cesará. En este punto, la evolución neutral del genoma puede derivarse de ello, pero, como ya hemos visto, este proceso se enfrenta a enormes obstáculos probabilísticos para la generación de nuevas secuencias funcionales incluso con la concesión de una escala de tiempo cósmica.

Por lo tanto, si uno imagina el inicio del proceso evolutivo a partir de una región no codificante del genoma o un gen funcional preexistente, la especificidad funcional y la complejidad de las proteínas imponen muy estrictas limitaciones sobre la eficacia de la mutación y selección. En el primer caso, la función debe surgir primero antes de que la selección natural pueda actuar para favorecer una variación novedosa. En el segundo caso, la función debe ser continuamente mantenida a fin de prevenir perjudiciales o letales consecuencias para el organismo y para permitir la posibilidad de evolución ulterior. Sin embargo, la complejidad y la especificidad funcional de las proteínas implican que estas dos condiciones serán muy difíciles de cumplir. Por lo tanto, el mecanismo neodarwinista parece ser insuficiente para generar la nueva información presente en los nuevos genes y proteínas que surgen con los animales del Cámbrico.

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Referencias en este post:

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96. Reidhaar-Olson and Sauer, “Functionally Acceptable Solutions,” 306–16; Michael Behe, “Experimental Support for Regarding Functional Classes of Proteins to Be Highly Isolated from Each Other,” in Darwinism: Science or Philosophy,” ed. J. Buell and G. Hearn (Richardson,
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102. Axe, “Biological Function,” 585–96.
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104. Axe, “Biological Function,” 585–96; Blanco, Angrand, and Serrano, “Exploring,” 741–53; Miklos, “Emergence,” 7–41; Zuckerkandl, “Appearance,” 21.

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