La hipótesis del mundo ARN se topa con un muro

Felipe Aizpun

Un reciente trabajo científico ha supuesto un jarro de agua fría para quienes apostaban por la hipótesis del mundo ARN para salvar el escollo de la inextricable dependencia recíproca de ADN y proteínas en los procesos básicos de la vida (el problema del huevo y la gallina). Se trata del trabajo firmado por Ajith Harish y Gustavo Caetano-Anollés de la Universidad de Illinois titulado “Ribosomal History Reveals Origins of Modern Protein Synthesis” y que se ha centrado en la investigación de la hipotética historia evolutiva del ARN y de las proteínas que componen el ribosoma. Recordemos que tal como apuntábamos en un anterior comentario la hipótesis del mundo ARN exige la existencia previa en el tiempo de los componentes de ARN involucrados en los procesos de replicación de la vida y en la doble función de los mismos como depositarios de información genética por un lado y catalizadores de las reacciones claves para el proceso por otro. Los artefactos moleculares que actualmente conocemos como responsables de tales procesos habrían “evolucionado” (léase, emergido) posteriormente para terminar asumiendo el protagonismo de las funciones anteriormente llevadas a cabo por moléculas de ARN.

La hipótesis del mundo ARN se apoya en concreto en el papel catalizador que ciertas moléculas de ARN conocidas como ribozimas, por su capacidad enzimática, desempeñan en uno de los procesos clave de la traducción del ARN según las reglas del código genético y que facilita en concreto la unión de los aminoácidos adyacentes en la cadena de polipéptidos. La hipótesis del mundo ARN implica que esta enzima denominada peptidil transferasa evolucionó antes que el resto de la maquinaria molecular que conforma el ribosoma tal como hoy lo conocemos.

El trabajo ha sido ampliamente comentado en círculos científicos y podemos encontrar muestras de ello aquí y aquí. Básicamente lo que este interesante trabajo propone es que los estudios llevados a cabo implican que la actividad catalizadora de los ARN resulta insuficiente para sustentar el modelo propuesto y que la interacción ribosómica entre ARN y proteínas no tiene alternativa imaginable consistente. El ribosoma es una máquina molecular compleja y sorprendentemente eficaz, compuesta básicamente por dos unidades independientes que interactúan y donde las moléculas de ARN mensajero se alojan para servir de base al proceso de traducción y construcción de proteínas. Los autores sugieren un escenario hipotético en el que las dos unidades hubiesen evolucionado separadamente para funciones diferentes a las actuales para terminar siendo objeto de exaptación a su función actual. Esta solución fantasiosa se ha consolidado como la “solución mágica” o el epiciclo fantástico que todo lo explica, cada vez que la emergencia de un función novedosa en el proceso evolutivo carece de justificación razonable. El discurso se torna puramente hipotético pierde pie y sostén experimental y por lo tanto carece de una verdadera dimensión científica, pero ese es tema para posteriores reflexiones.

Lo importante del estudio al que nos referimos es la conclusión de que las distintas unidades, dada su estructura funcional y operatividad, parecen exigir que los ARN y las proteínas implicadas en el proceso tienen que haber “evolucionado” (léase de nuevo emergido) conjuntamente. No solo eso, también los ARN mensajeros que son la base del mensaje a traducir en el ribosoma presentan secciones que se adaptan al ribosoma de forma tan idónea que hace suponer que las mismas tendrían que haber emergido (perdón, evolucionado) también de forma armoniosa con el anterior. Por último, la evolución (o sea, la emergencia) del ribosoma tendría que haberse producido alrededor de otro elemento central el ARN de transferencia que se ocupa de traer los aminoácidos que serán encadenados por el centro peptidil transferasa.

El estudio ha sido realizado, de acuerdo con sus autores, “infiriendo la historia del sistema completo de ribonucleoproteinas usando métodos filogenéticos que usan principios cladísticos estándar utilizados ampliamente por ejemplo en el análisis de las características morfológicas de los organismos”. Los estudios filogenéticos parecen mostrar que las partes más “antiguas” del ribosoma interactúan con las más “antiguas” del ARN ribosómico y que la evolución de ambas está relacionada, de manera que en la forma en que hubieran evolucionado unas lo habrían hecho las otras. Esto es el motivo, sentencian los autores, por los que los estudios encaminados a demostrar el poder funcional de las ribozimas no ha dado sus frutos. Además, diversos componentes del sistema tales como factores de iniciación de traducción, proteínas de enlace a los ARN de transferencia o al ADN, o a ciertos telómeros, presentan similares soluciones de plegado y como consecuencia es probable que tengan un origen común.

Como afirma categóricamente uno de sus autores Caetano-Anollés, “el ARN no puede desempeñar por sí solo la función molecular de la síntesis proteica imprescindible para la célula”; y sentencia: “Estoy convencido de que la hipótesis del mundo ARN no es correcta”.

El caso es que estas reflexiones nos llevan a intentar imaginar una solución naturalista para el rompecabezas. Los autores se apuntan al discurso que viene siendo ya el habitual cada vez que una estructura o sistema biológico funcional presenta rasgos de complejidad que no resulta fácil de justificar, como la emergencia espontánea de un sistema funcional. Supuestamente, nos dicen los autores, las diferentes subunidades del ribosoma y las variadas maquinarias moleculares que interactúan con ellas evolucionaron conjuntamente aunque por separado, para después, en un momento dado ser exaptados (es decir, reclutados) para la función que desempeñan en la actualidad. Por supuesto, en el mundo evolucionista, este tipo de propuestas fantasiosas y carentes de base observacional alguna, están perfectamente toleradas siempre que sustenten el discurso oficial; en cualquier otra disciplina científica serían inadmisibles por su carácter especulativo, su condición de hipótesis ad hoc y su absoluta falta de rigor tal como queda en evidencia en la siguiente reflexión: pensemos en lo siguiente; si el artículo tiene como conclusión principal la falta de plausibilidad del mundo ARN, y este mundo ARN es el único escenario más o menos “verosímil” con el que contábamos para intentar comprender la emergencia del mundo de la vida que conocemos con su indescifrable relación recíproca entre proteínas y ADN (código genético incluido), ¿cuál es entonces el hipotético escenario de “vida pre-ADN” en el que los artefactos moleculares que componen el ribosoma se habrían ido conformando, habría ido evolucionando, para terminar siendo exaptados a su función actual? Contradictorio, ¿verdad?

Pero sigamos leyendo a los autores: “esta es la pieza crucial del puzzle. Si la construcción evolutiva de las proteínas ribosómicas y el ARN y las interacciones entre ellos ocurrieron gradualmente, paso a paso, el origen del ribosoma no puede ser el producto de un mundo ARN”. Y añaden “Parece que los bloques de la maquinaria celular han sido siempre los mismos desde el principio de la vida hasta el presente. Moléculas de ARN y proteínas interactuando y evolucionando”.

En realidad todo el artificio retórico, con su incongruencia esencial a cuestas no es sino un patético intento de evitar la explicación que nos golpea en los oídos y en el cerebro de forma inmisericorde: complejidad irreducible. En efecto, el ribosoma, esa complejísima maquinaria molecular que sirve como mecanismo de traducción y ejecución de las instrucciones contenidas en el ADN para la formación de las proteínas, es un sistema irreduciblemente complejo que formado de multitud de partes que se ajustan funcionalmente las unas a las otras y que para desarrollar su función presentan una interdependencia que no puede justificarse como un hecho fortuito y accidental.

No anda muy lejos de entenderlo de este modo la Premio Nobel de Química israelí Ada Yonath, quien en 2009 fue galardonada precisamente por sus estudios sobre la estructura del ribosoma. Lean lo que ha publicado recientemente:

Las estructuras tridimensionales disponibles del ribosoma bacteriano y de sus subunidades muestran que en cada una de las subunidades las proteínas ribosómicas están entrelazadas en la conformación del complejo rARN, manteniendo así una sorprendente arquitectura dinámica que está ingeniosamente diseñada para sus funciones: una precisa decodificación, formación mediada de enlaces péptidos y una eficaz actividad polimerasa.

Me encanta lo de “sorprendente”; junto con “intrigante” es mi palabra favorita en la literatura evolucionista más reciente. Supongo que la sorpresa la produce el carácter “ingenioso” del “diseño”. Si a eso le añadimos el sentido finalista de la expresión “para sus funciones” uno no puede menos que preguntarse cómo a esta buena señora le han podido dar un Premio Nobel…

Habrá sido un descuido.

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6 Respuestas para La hipótesis del mundo ARN se topa con un muro

  1. Felipe

    ¿Quisiera preguntarte si sabes de alguien que haya propuesto mecanismos cuánticos para comprender el funcionamiento del genoma?

    Un abrazo,

    Arturo

  2. En efecto, “lo cuántico” parece ser un recurso no muy inhabitual en autores que quieren proponer fórmulas para explicar la realidad y eso tambiém ocurre en biología, al menos desde Schrödinger y su famoso “What is Life?”
    Sin embargo debo reconocer que no he sido capaz nunca de entender en qué manera a través del concepto de lo cuántico se puede concretar alguna teoría eficaz sobre los mecanismos de expresión del genoma. Quizás lo que se busca es simplemente cargar sobre el aspecto de indeterminación que acompaña al concepto de lo cuántico. Otros autores utilizan la idea de lo cuántico simplemente para justificar los saltos en el proceso evolutivo que justifiquen la emergencia de niveles taxonómicos superiores o niveles de complejidad que no resulta razonable pensar que se hayan alcanzado por acumulación de variaciones fortuitas.

  3. Felipe

    Te invito a que veas esta (y todas las entrevistas que le hacen en el programa) a Henry Stapp:

    http://www.closertotruth.com/video-profile/Can-We-Explain-Cosmos-and-Consciousness-Henry-Stapp-/397

    Él fue discípulo de Pauli y de Heisenberg, así que conoce y está familiarizado con la versión oficial de la mecánica cuántica de primera mano. En su planteamiento considera que la explicación más plausible para comprender estos procesos es que exista -necesariamente- un equivalente de nuestros procesos mentales a nivel universal.

    Tal vez por ahí es por donde hay que tirar de la hebra para desenredar el cúmulo de contradicciones que surgen al reducir la realidad a meros procesos mecanicistas.

  4. Gracias por el link Arturo. le echaremos un vistazo.
    Por supuesto los procesos mentales y la existencia de la consciencia son los grandes desafios que no se pueden explicar desde una perspectiva materialista.En el link que te adjunto puedes ver unas interesantes declaraciones de un “neuroscientist materialista” que no puede menos que acabar reconociendo que la idea de que la mente es una propiedad emergente del cerebro carece de soporte científico y es un mero “acto de fe”

    http://www.uncommondescent.com/neuroscience/materialist-neuroscientist-admits-that-his-stance-is-a-leap-of-faith/

  5. On Consciousness and material reality
    Quantum Enigma:Physics Encounters Consciousness – Richard Conn Henry – Professor of Physics – John Hopkins University
    Excerpt: It is more than 80 years since the discovery of quantum mechanics gave us the most fundamental insight ever into our nature: the overturning of the Copernican Revolution, and the restoration of us human beings to centrality in the Universe.
    And yet, have you ever before read a sentence having meaning similar to that of my preceding sentence? Likely you have not, and the reason you have not is, in my opinion, that physicists are in a state of denial…
    http://www.uncommondescent.com/intelligent-design/the-quantum-enigma-of-consciousness-and-the-identity-of-the-designer/

    As Professor Henry pointed out, it has been known since the discovery of quantum mechanics itself, early last century, that the universe is indeed a ‘Mental Universe’, as is illustrated by this quote from Max Planck.

    “As a man who has devoted his whole life to the most clear headed science, to the study of matter, I can tell you as a result of my research about atoms this much: There is no matter as such. All matter originates and exists only by virtue of a force which brings the particle of an atom to vibration and holds this most minute solar system of the atom together. We must assume behind this force the existence of a conscious and intelligent mind. This mind is the matrix of all matter.”
    Max Planck – The Father Of Quantum Mechanics – Das Wesen der Materie [The Nature of Matter], speech at Florence, Italy (1944)(Of Note: Max Planck Planck was a devoted Christian from early life to death, was a churchwarden from 1920 until his death, and believed in an almighty, all-knowing, beneficent God.
    http://en.wikiquote.org/wiki/Max_Planck

    1. Mind and Cosmos – Why the Materialist Neo-Darwinian Conception of Nature is Almost Certainly False – Thomas Nagel – November 2012 (projected publication date)
    Excerpt: If materialism cannot accommodate consciousness and other mind-related aspects of reality, then we must abandon a purely materialist understanding of nature in general, extending to biology, evolutionary theory, and cosmology. Since minds are features of biological systems that have developed through evolution, the standard materialist version of evolutionary biology is fundamentally incomplete. And the cosmological history that led to the origin of life and the coming into existence of the conditions for evolution cannot be a merely materialist history.
    http://ukcatalogue.oup.com/product/9780199919758.do
    Three intersecting lines of experimental evidence from quantum mechanics that shows that consciousness precedes material reality
    https://docs.google.com/document/d/1G_Fi50ljF5w_XyJHfmSIZsOcPFhgoAZ3PRc_ktY8cFo/edit

  6. Gracias, Felipe. No paro de quedar perplejo. Cuanto más sabemos de la realidad, más surrealista se vuelve la realidad.

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