La genética está dando paso a una nueva Ciencia de la Vida
Por Jonathan Latham
Independent Science News
Pruebe sus conocimientos del mundo viviente respondiendo correctamente a esta simple pregunta: ¿Qué biomolécula se encuentra en todos los seres vivos? Si su respuesta es el ADN, es incorrecta. Es un error comprensible. La educación convencional que recibimos señala al ADN (ácido desoxirribonucleico) como la molécula clave de la vida, que controla y coordina la mayoría de las funciones vitales, si no todas. Este concepto del ADN como la molécula clave está muy extendido. Es normal. Se enseña en las Universidades y en las escuelas de Secundaria. Pero es un concepto erróneo. El ADN no es la molécula clave que controla, ni siquiera se encuentra en el núcleo de la Biología. Al contrario, la Ciencia ha demostrado de forma abrumadora que la vida se autoorganiza, y por lo tanto ahora las partes se están reordenando y experimentando un cambio de paradigma.
La mitologización del ADN
Reconocidos científicos han hecho afirmaciones contundentes sobre los poderes del ADN. En su autobiografía, el Premio Nobel Kary Mullis lo llamó “El rey de las moléculas”, y “El magno”. Tal vez es que leyó el libro “ADN: El secreto de la vida”, un libro de ciencia popular que dice de la molécula de ADN que “tiene la llave de la naturaleza misma de los seres vivos”. Su autor lo debe saber: es el Premio Nobel James Watson, codescubridor de la estructura del ADN. Incluso las Instituciones tienen opiniones contundentes cuando se trata del ADN. El sito web de los Institutos Nacionales de Salud de los Estados Unidos afirma que “los genes están en el núcleo de todo lo que nos hace humanos”.
En la edición que tengo de “El secreto de la vida” aparece en la contraportada Eric Lander. Lander es el célebre científico que está detrás de la genética humana moderna. También es el Jefe del Instituto Broad en el MIT. En su propaganda, Lander apoya lo dicho en “El secreto de la vida” . Debajo de él, con chaqueta, la profesora de genética Mary-Claire King, que dice: “Esta es la historia del ADN y por lo tanto la historia de la vida: historia, sexo, dinero, drogas y secretos aún por revelar”. Según la Prof. King, el ADN es la vida.
La visión de Watson de la genética domina la visión que se da de ella en la educación. En el libro de texto de Biología de educación secundaria en los Estados Unidos, “Life”, que se viene utilizando en estas instituciones educativas desde 1997, sus contenidos giran en torno al ADN, dándole así el estatus de pieza central de la vida.
Mientras tanto, Francis Collins, antiguo director de los Institutos Nacionales de Salud, ha publicado varios libros de mucho éxito sobre el ADN, con títulos tales como “El lenguaje de la vida” y “El lenguaje de Dios”. No debería entonces sorprendernos que la idea del ADN como la molécula clave sea una de las ideas dominantes de nuestra época.
Algunos biólogos dirán que estas opiniones son un tanto extremistas y que no son representativas. Lo son, y parte de este artículo va a tratar de explicar por qué las opiniones extremistas sobre el ADN dominante el discurso público. Pero su objetivo principal es contrastar la idea que del ADN tienen la mayor parte de los biólogos con la escasa atención científica que dedican a otras moléculas. Nuestra existencia también depende de las proteínas, las grasas, los carbohidratos y el ARN (ácido ribonucleico), pero nadie dice “ésta es mi proteínica”. Pero aquí dejo una pregunta: ¿no es también desde el punto de vista científico algo absurdo decir “éste es mi ADN?”.
Realizar una mirada sin prejuicios a este pregunta es el propósito de este artículo. ¿Tiene el ADN alguna pretensión de tomar el control? ¿O se encuentra en el centro de la organización biológica?
La respuesta es que el ADN no es ninguna de las cosas dichas por Watson, Lander y Collins, y que incluso la visión corriente del biólogo sobre la vida sería errónea. Se puede demostrar en muchos sentidos, pero principalmente por una nueva ciencia de la vida que se está abriendo paso desde la oscuridad casi más absoluta. Esta nueva ciencia explicaría las características de los seres vivos de una nueva manera distinta, en la que el ADN no es la molécula clave, ni crea un determinismo genético, algo que no hay ni puede haber en biología. El ADN no es el lenguaje de Dios. Ni siquiera es el lenguaje de la biología.
Los organismos son sistemas
La evidencia de que el ADN no es un controlador biológico comienza con el hecho de que los organismos biológicos son sistemas complejos. En un campo distinto al de la Biología, cuando consideramos sistemas complejos, tales como el clima, las computadoras o la economía, normalmente no nos preguntamos si un componente es más relevante que el resto de componentes. Consideramos que los sistemas complejos están formados por subsistemas, siendo cada uno de ellos necesario para el conjunto. Cada subsistema tiene su función específica, pero ningún subsistema ejerce un papel privilegiado de causalidad.
Lo mismo ocurre con los seres vivos. Al nivel de la fisiología de un organismo individual no se habla de un papel causal o especial para el corazón, el hígado, la piel o el cerebro, porque el cuerpo es un sistema. Todas sus partes son necesarias.
A una escala biológica más pequeña que los órganos, también los distintos tipos de células mantienen, operan y se reparan ellos mismos o cooperando entre sí. Del mismo modo, a nivel celular, los orgánulos y otras estructuras moleculares interactúan entre sí, pero son subpartes independientes del conjunto.
Sin embargo, a nivel de las macromoléculas sucede algo curioso. Los biólogos abandonan la idea de sistemas por completo. En lugar de eso, aplican el famoso dogma central de la Biología: que el ADN hace que el ARN produzca una proteína (Crick, 1970). Esta concepción ha hecho que se centre todo en el ADN.
El primer error de este dogma, es llamarlo “central”. Si un organismo es un sistema, entonces no hay centro. El segundo error es que la ruta descrita es objetivamente incorrecta. El camino en todo caso es un bucle, ya que el ADN no viene de la nada: para fabricar una molécula de ADN se requieren proteínas y ARN y ADN. En un sentido más amplio, la síntesis del ADN no se puede realizar sin una célula entera, así como la fabricación del cualquier ARN o cualquier proteína: se necesita el concurso de la célula entera.
Si queremos ser más precisos aún, diríamos que se necesita el organismo entero para hacer cada uno de sus componentes. Incluso esta apreciación sería incompleta, ya que se necesita un ecosistema, y en caso de los seres humanos: la microbiota intestinal y un suministro de alimentos. La formulación completa del dogma central sería por tanto el de un bucle insertado dentro de una red. Pero el dogma central enseñado a millones de estudiantes cada año toma un camino intelectualmente diferente: confiere arbitrariamente al ADN un lugar especial, en primer lugar, no cerrando el bucle, y en segundo lugar, colocando al ADN en el principio. El dogma central de la Biología es, pues, simplemente una representación realizada a partir de unas fronteras construidas arbitrariamente. No se trata de una realidad biológica.
Los genetistas, y a veces lo biólogos, hacen que esta interpretación parezca plausible, no como fruto de la experimentación, ya que sus resultados lo contradicen, sino mediante el uso de verbos activos en sus referencias al ADN. El ADN, según ellos, controla, gobierna y regula los procesos celulares, mientras que sustantivos como “expresión” también se usan regularmente para atribuir funciones al ADN. En última instancia, esto genera un argumento circular: el ADN controla el desarrollo embrionario o la salud del organismo porque los genes se expresan. Por lo tanto queda demostrado (QED).
Sin embargo, no hay unos conocimientos científicos específicos que demuestren que el ADN desempeñe el papel dominante que esas palabras implican. Todo lo contrario. Por ejemplo, una reciente publicación en la revista Nature decía: “Hay un creciente consenso científico de que buena parte del complejo proteínico que forma parte de la célula está protegidas contra la variación transcripcional”. Es decir, están aisladas de la influencia genética directa (Chick et adl., 2016). La existencia de esta memoria intermedia ha sido demostrada en muchos experimentos. Una demostración de esto es el ritmo circadiano de las bacterias, que puede ser reproducido en ausencia de ADN solamente con tres proteínas en un tubo de ensayo. El ritmo circadiano se mantuvo durante tres días, incluso frente a los cambios de temperatura (Nakjima et al., 2005).
Inevitablemente, cualquier lenguaje que utilicemos para describir el ADN tiene que ser necesariamente metafórico y de una limitada precisión, pero palabras como “gobierno” y “control” son atributos inventados para el ADN (Noble, 2003). Una metáfora mucho más precisa para el ADN sería la de compararlo con una gran biblioteca, ya que las células utilizan el ADN sobre todo como lugar de almacenamiento de información. Los biólogos podrían utilizar verbos más neutros, como “uso”, diciendo por tanto: “las células usan el ADN para fabricar proteínas”. De haberlo hecho así cambiaría radicalmente el estatus del ADN. Sólo los bibliotecarios tendrían camisetas en las que dijese: “Está en mi ADN”.
Si nos desprendemos de esas metáforas fuera de lugar y del dogma central, entonces la manera de pensar sobre la biología cambia radicalmente. Si cada molécula y cada subsistema, independientemente de a que escala los consideremos, limita y aumenta a los otros subsistemas, entonces no hay necesidad alguna de crear un elemento de control central. Podemos reemplazar el modelo biológico basado en el ADN por un modelo racional de interacciones complejas de sistemas retroalimentados y propiedades emergentes, de los cuales la biblioteca de ADN es solamente uno de los componentes. En este modelo, el ARN es simplemente unos de los útiles necesarios para producir proteínas y el ADN es sólo otro de los útiles necesarios para producir ARN, y así sucesivamente. A diferencia del dogma central de la Biología, tal propuesta es consistente con los hechos conocidos de la Biología.
El enunciado que se encierra en el dogma central y en los libros de texto de Biología, no es más que una ilusión. Es el clásico caso de lo que el microbiólogo Carl Woese llama “fundamentalismo reduccionista”. El fundamentalismo reduccionista difiere del reduccionismo simple en que éste es un método científico válido, y el otro una elección ideológica para dar una explicación simplista, cuando una visión holística es la que mejor apoya las evidencias. De ahí la atribución al ADN de propiedades que no le corresponden para explicar las actividades biológicas observadas, cuando se puede dar una mejor explicación aceptando que muchos procesos bioquímicos pueden tener múltiples causas y contribuciones. El fisiólogo Denis Noble de Oxford describe esta falacia como que se confiera al ADN “un nivel privilegiado de causalidad”.
Si no es el ADN, ¿hay una molécula de la vida?
Muchos virus que infectan las plantas carecen de ADN. Sus ciclos de vida dependen de las proteínas y usan el ARN como el material que se hereda.
También hay otros patógenos de las plantas, los viroides, que carecen tanto de ADN como de proteínas. Por lo tanto, los viroides están compuestos únicamente de ARN no codificante. Por lo tanto, puede haber formas de vida sin ADN o proteínas, pero ninguna que carezca de ARN.
Por lo tanto, la respuesta a la pregunta inicial: “¿Qué biomolécula se encuentra en todos los seres vivos?”, sería el ARN. ARN significa Ácido Ribonucleico y por muchas razones es el mejor candidato a ser la biomolécula universal, en lugar del ADN.
El ARN y el ADN son químicamente muy similares. Incluso los científicos los confunden, pero sus modestas diferencias químicas les confieren unas propiedades muy diferentes. El ARN es estructuralmente muy flexible, mientras que el ADN es muy inflexible; el ARN es inestable y reacciona químicamente, mientras que el ADN es muy inerte. Una diferencia clave es el número de modificaciones químicas que las células son capaces de hacer a sus cuatro bases. En el caso del ADN (cuyas bases son los nucleótidos A, C, G y T) sólo son posibles dos modificaciones en la mayoría de las células. Estas modificaciones se llaman metilación y acetilación. Estas dos modificaciones alteran las propiedades de las bases de ADN y constituyen los cimientos de una Ciencia actualmente de moda, la Epigenética.
El ARN también tiene cuatro base (A, C, G y U) . Pero las células pueden producir más de 100 modificaciones químicas. Las funciones de estas modificaciones todavía son un misterio, pero presumiblemente ayuden al ARN a realizar sus muchas tareas celulares.
El ARN ha sido mal comprendido. En una célula humana típica, menos del 1% de ella produce proteínas. El 99% restante tiene muy diferentes funciones estructurales, reguladores y enzimáticas. Sin embargo, la mayoría de los biólogos se mantienen esclavos del dogma central señalando que el ARN es un mero intermediario entre el ADN y la proteína. Recientemente, el ARN ha comenzado a emerger desde la sombra del ADN como una molécula mucho más interesante.
La explicación de estas diferencias moleculares es que el ARN apareció mucho antes que el ADN. El ARN probablemente precedió incluso a la aparición de las células. Tiene una enorme antigüedad. En consecuencia, está tan profundamente y estructuralmente insertado en los sistemas vivos que es muy difícil de estudiar. Por lo tanto, la razón paradójica por la que no sabemos mucho sobre el ARN no es porque no sea importante, sino porque, a diferencia del ADN, el ARN es de suma importancia para que su papel en la célula pueda ser eliminado de manera selectiva a voluntad.
En consecuencia, tal y como conocemos el proceso evolutivo actualmente, deberíamos invertir la enseñanza convencional e insistir en que al ADN sería una forma especializada de ARN. El ADN evolucionó hacia una rigidez estructural y consiguió la inercia química para convertirse en un espacio de almacenamiento seguro de la información heredable.
Así que durante el proceso evolutivo el ADN se convirtió en el mejor bibliotecario ( esta metáfora de la biblioteca se debe a Colin Tidge y su excelente libro “¿Por qué el ADN no es egoísta y la gente es amable?”. Las proteínas resultaron ser excelentes catalizadores de las reacciones químicas, pero el ARN es más probable que haya sido la biomolécula alrededor de la cual se construyó la vida. Pero el ARN no es más controlador que lo que pueda serlo el ADN.
Tampoco el ADN se encuentra en el centro de la evolución
Una explicación común para pretender organizar la Biología en torno al ADN, que es la que dan los autores del libro de texto “Life”, es el supuesto papel del ADN en la teoría de la evolución. Sin embargo, por dos razones, esta explicación es puesta en duda. Ambas razones ejemplifican malentendidos omnipresentes en la teoría de la evolución. Uno de estos malentendidos exagera la importancia de la teoría de Darwin, y el segundo da al ADN un lugar que no le corresponde.
El primer malentendido: suponer que la teoría de la evolución supone dar una explicación al origen de la vida. La vida, sin embargo, comenzó mucho antes de que la evolución darwiniana estableciera algunos de sus patrones fundamentales (células, proteínas, metabolismo energético), en lo que podamos saber, mucho antes de que el ADN se convirtiera en la molécula de la herencia (Carter, 2016). Esta distinción es importante. En el libro de texto “Life”, por ejemplo, es importante separar el origen de la vida de su mantenimiento para no realizar inútiles exageraciones ( es decir, dar lugar a confusión) sobre la teoría de Darwin, pero al confundir ambos, “Life” sólo refleja el malentendido en que caen la mayoría de los biólogos.
En segundo lugar, la vida predarwiniana de las células y el metabolismo surgió gracias a que los sistemas complejos tienen propiedades incipientes y autoorganizadoras (por ejemplo, Kauffman, 1993; Carter, 2016). La aparición del ADN en estos sistemas permitió la aceleración de la evolución darwiniana, pero no quedaron erradicadas las propiedades emergentes y autoorganizadoras. Aunque más bien, trabajó conjuntamente con ellas para crear otras nuevas. Esto significa que tales propiedades podrían explicar extensas áreas de la Biología. “La autoorganización propone lo que la selección natural dispone”, que es la manera como Batten y sus colegas resumen las alternativas a la teoría estándar de la evolución, que es bastante determinista desde el punto de vista genético (Batten et al., 2008).
Una propiedad emergente clásica es el plegamiento de las proteínas. El ADN codifica la secuencia lineal de aminoácidos que constituyen las proteínas, pero cada proteína adopta una forma tridimensional muy compleja (Munson et al., 1996). Estas formas, junto con la carga eléctrica y la solubilidad, son en gran parte responsables de las propiedades de cada proteína. Habitualmente se entiende que el ADN especifica toda la información necesaria para la formación de una proteína, pero eso no es cierto. Todas las formas que pueden tomar las proteínas dependen también de la integración de múltiples fuentes de información. Entre estas fuentes se encuentran la temperatura, otras moléculas de la célula como el agua e iones minerales, el pH, moléculas que aportan energía como el ATP, apoyos al plegamiento de las proteínas denominadas chaperonas, y así sucesivamente. Más allá de esto, muchas proteínas tienen otras funciones, como las de actuar como canales moleculares y como bombas, que aparecen sólo en los niveles más altos de la estructura, como en presencia de otras proteínas.
Así, el ADN especifica las proteínas y sus funciones sólo hasta cierto punto. Es posible ignorar todas estas contribuciones no genéticas y atribuir al ADN todas las propiedades de una proteína o de un proceso ( o de un organismo entero). La mayoría de los científicos lo hacen, pero hacerlo les pone en una posición ultradeterminista. Colocan las propiedades emergentes, tales como el plegamiento de las proteínas, al margen del funcionamiento de la vida. De nuevo se confieren al ADN unas atribuciones que no tiene.
Las propiedades emergentes son sólo un ejemplo de por qué la relación entre el ADN y la evolución es mucho más tenue de lo que normalmente se considera. Patrick Bateson, de la Universidad de Cambridge, cuya campo de trabajo no son las propiedades emergentes sino el comportamiento animal, explicó la evolución con mucha más precisión que otros cuando dijo: “El organismo que sobrevive en su totalidad y se reproduce de forma diferencial, lleva su genotipo con él. Este es el motor de la evolución darwiniana”.
Por lo tanto, podemos explicar cómo pudo Charles Darwin desarrollar la teoría de la evolución sin saber siquiera de la existencia del ADN, porque incluso para la evolución el ADN no es “el más importante”, pero es normal que los biólogos digan que el ADN es el más importante para la evolución, más que cualquier otro componente de los organismos vivos.
Explicando la Biología basada en los genes
Cuando Dorothy viajó a la Ciudad Esmeralda descubrió que el Mago de Oz era sólo “un hombre corriente”. No tenía poderes mágicos y no podía ayudar a sus amigos. Pero al menos algo había detrás de toda la fachada. Lo mismo puede decirse del ADN.
La mayoría de las moléculas de las células son sustancias químicas muy reactivas y transitorias. Eso significa que son difíciles de extraer y difíciles de estudiar. Lo mismo ocurre con el ARN y las proteínas.
El ADN en Biología es mucho más práctico: es estable y robusto y lo suficientemente simple como para ser aislado sobre una base reproducible y copiado con precisión. Con una hora de prácticas los estudiantes de secundaría podrían hacerlo. Con un poco más de entrenamiento, el ADN puede ser modificado, y en algunas especies incluso reemplazado. De ahí las alarmas en torno al biohacking del ADN practicado por aficionados.
Esto explica, en pocas palabras, por qué comprendemos mejor las redes de regulación de los genes antes que otras disciplinas de la Biología: el ADN es la fruta que ésta más a mano en la Biología.
Desacuerdo científico en torno al ADN
“El cuerpo humano cambia completamente todas sus células en aproximadamente 8 semanas, por medio del metabolismo, la replicación y la reparación. Sin embargo, seguimos siendo los mismos… con todos nuestros recuerdos, con la personalidad característica… Si la Ciencia insiste en ir detrás de las partículas, las seguirá a través de un organismo y se olvidará del organismo por completo”, dijo el biólogo y matemático Robert Rosen. De hecho, al investigar cualquier organismo pluricelular y bajo su superficie aparentemente tranquila encontraremos el sistema circulatorio, el estómago, sistema de drenaje linfático, impulsos eléctricos, máquinas biomoleculares, y así sucesivamente.
Estos sistemas hacen que cada parte del organismo esté en constante movimiento, se contraiga, gire, vibre, presione y crezca. Lo que define a los organismos vivos es su naturaleza dinámica y animada. Por eso, cuando queremos saber si un organismo ha muerto, desde el punto de vista legal, no examinamos su ADN, sino el latido del corazón o sus funciones cerebrales. Las propiedades animadas necesitan componentes animados, como el ARN y las proteínas.
Sin embargo, hacemos girar en torno al ADN lo que sabemos sobre la vida (recuerde, “el ADN es la vida” dijo Mary-Claire King), eligiendo curiosamente al constituyente celular que probablemente sea el menos representativo de la naturaleza dinámica de la vida.
Por esta razón hay científicos que disienten en Biología. Algunos son destacados científicos. Otros no. Todos ellos se han preguntado si la Biología no es mucho más compleja e interesante de lo que nuestros conocimientos basados en el ADN dan a entender (por ejemplo, Kaufman, 1993; Strohman, 1997; Rose, 1999; Woese, 2004; Annila y Baverstock, 2014; Friston et al., 2015).
A estos disidentes les gusta destacar, por ejemplo, la falta de avances médico-científicos después de la secuenciación del genoma humano y el análisis cada vez más detallado de minúsculos fragmentos de ADN humano (Ionnidis, 2007; Dermitzakis y Clark, 2009; Manolio et al., 2009).
Algunos van mucho más lejos en sus críticas que otros. Carl Woese, quizás el bacteriólogo más conocido desde Pasteur, dijo antes de su muerte que el determinismo genético es un callejón sin salida, y que su visión de la Biología está “gastada” (Woese, 2004).
Tal vez no haya un ejemplo más preciso sobre esto que el campo de la Ingeniería de tejidos. Los ingenieros de tejidos afirman haber hecho progresos increíbles, de manera que órganos humanos enteros desarrollados in vitro puedan trasplantarse y para otros usos médicos, sin embargo, estos órganos no son funcionales (Badylak, 2016). No tienen vasos sanguíneos o sistemas inmunológicos o redes nerviosas, son sólo células humanas en un andamiaje en forma de oreja o un andamio en forma de mano, y por lo tanto, entre sus muchas deficiencias, tienen una vida corta porque no tienen propiedades regenarativas.
Muchos biólogos sospechan que una parte del problema puede estar en el paradigma en el que se mueven, pero rara vez tratan de modificarlo. La única respuesta oficial al obvio hecho de que los organismos son sistemas muy complejos ha sido ir modestamente en la dirección de la “Biología de sistemas”.
Pero hay que observar que incluso esta Biología de Sistemas rara vez estudia los sistemas. En su lugar, los biólogos han utilizado con profusión la biología de sistemas para no avanzar en la comprensión de sistemas complejos, sino para aumentar y mecanizar su reduccionismo.
Por lo tanto, ninguna especialidad o institución científica ha entrado de lleno en lo inadecuado de considerar a los organismos como colecciones de redes reguladores de genes o han tratado de ir en otro sentido desarrollando un paradigma alternativo (o paradigmas) que reemplace el anterior (Strohman, 1997).
Una breve guía de paradigmas alternativos de la vida
Una máquina de Helmholtz es un dispositivo sensorial que hace una predicción sobre la realidad y realiza una comparación siguiendo unos parámetros distintos. A continuación estima la diferencia entre ambas. Las estadísticas bayesianas son un método matemático para hacer lo mismo: estimar las diferencias entre las expectativas y la realidad.
Una nueva teoría de la Neurobiología, es la llamada teoría del cerebro bayesiano, que propone que el cerebro sería el equivalente biológico de un modelo bayesiano (revisado en Clark, 2013). Los cerebros harían predicciones, medirían los desajustes con sus expectativas y pasarían aquellos desajustes a los circuitos neuronales superiores. Estos circuitos superiores repiten el proceso y si los desajustes persisten entonces se pasa a unos niveles mentales más altos.
La hipótesis del cerebro bayesiano es muy reciente y la existencia de neuronas predictivas parece en principio improbable, aunque esta hipótesis podría explicar numerosos aspectos de la estructura cerebral y de las funciones cerebrales. Por ejemplo, cómo puede manejar estímulos muy diferentes (visuales, sensuales, orales, auditivos, etc) esencialmente con los mismo mecanismos y estructuras neuronales. También podría explicar cómo el cerebro puede integrar la acción y la percepción, y proporciona una interpretación de cómo se realizaría el aprendizaje: el aprendizaje sería la actualización de un modelo predictivo. La hipótesis del cerebro bayesiano podría incluso explicar cómo evolucionaron los cerebros a niveles más altos de conciencia durante los períodos evolutivos: mediante la adición de nuevas capas predictivas.
Una particular solidez de la hipótesis del cerebro bayesiano es que se correspondería con la organización espacial de las neuronas en la corteza de los primates, cuyas capas de neuronas “predictivas” y “sensoriales” envían señales en direcciones opuestas que les permite anularse mutuamente (excepto en el caso de los desajustes).
El sistema de aprendizaje predictivo basado en la estructura propuesta por la hipótesis del cerebro bayesiano es de interés para lo que nos proponemos, ya que relegaría las explicaciones genéticas de muchos fenómenos, incluyendo todos los conocimientos, incluso los marginales (Friston, 2010). Los genes y las proteínas pueden completar los detalles, pero muchos de los elementos clave de las funciones cerebrales, el aprendizaje, la acción y la percepción, derivan principalmente de la misma estructura. Es decir, como plegamiento de proteínas, son propiedades emergentes de la organización.
Las propiedades emergentes son, así mismo, importantes en otras áreas de la Biología. Un ejemplo es el sistema vascular de las plantas. Los árboles pueden transportar el agua de fuentes no saturadas a muchos metros de altura. La transpiración, como se denomina, no requiere de entrada de energía. Más bien, aprovecha las propiedades físicas de los tejidos hidrofílicos del xilema (vasos) y las propiedades del agua. Sin transpiración, que se produce también en los suelos pero muy débilmente, las plantas no podrían levantar el agua nada más que unos pocos centímetros, ni tolerarían condiciones de sequedad (Wheeler y Stroock, 2008). La característica que define a las plantas (aparte de la fotosíntesis) es su inteligente explotación de una simple propiedad física del agua.
Otro ejemplo, es el arco del pie humano. Se trata de diafragmas longitudinales y transversales compuestos por hueso y tejido conectivo, cuya propiedad emergente es la de disipar la fuerza del impacto y operar como un resorte para transferir la energía del impacto en un movimiento hacia adelante. El arco del pie reduce la energía necesaria para caminar o correr.
En Bioquímica, recientemente se ha propuesto la existencia de los metabolitos. Los metabolitos son unos arreglos espaciales tridimensionales de las enzimas. Los metabolitos explican cómo el producto de una vía metabólica aparentemente de menor importancia puede constituir sin embargo hasta el 30% del peso de una plántula y así hacer frente a las plagas (Laursen et al., 2017).
Una clase más convencional de propiedades autoorganizadas que encontramos en la Biología son los bucles de retroalimentación homeostática. También son fenómenos en gran parte independientes de las funciones de los genes para dar una explicación de las actividades y propiedades de los organismos vivos. Las tres proteínas antes mencionadas que pueden recrear un ritmo circadiano son sólo un ejemplo (Nakajima et al., 2005).
En niveles de vida más elementales y universales se encuentran las teorías unificadoras de las células y el metabolismo, muchas de las cuales relacionan la vida con el funcionamiento de las fuerzas físicas fundamentales. El padre de todas estas teorías probablemente haya sido Nicolas Rashevsky, que murió en 1972. Sobreviven sus discípulos Robert Rosen y A.H. Louie. Otros físicos que siguen en la misma línea: Erwin Schrödinger, autor de “¿Qué es la vida?”; Stuart Kauffman, autor de “Los orígenes del orden” (1993); Steven Rose, “Las líneas de la vida: Biología más allá del determinismo” (1977); Enrico Coen, “El arte de los genes” (1999); Denis Noble, “La música de la vida” (2003) y “Danza de la melodía de la vida: Relatividad biológica” (2017); Y Annila y Baverstock, que sostienen que la vida es el resultado inevitable de la segunda ley de la termodinámica (Annila y Baverstock, 2014, véase también Friston et al., 2015). Estos y otros pensadores, han ido muy lejos para levantar una estructura que avance hacia una revolución científica, una nueva teoría que deje atrás el marco de las redes reguladoras de genes.
La teoría que más cerca ha llegado a borrar definitivamente el determinismo genético como concepto de la vida, sería una teoría del origen de la vida misma que coloca el metabolismo en el centro.
Los lectores pueden estar familiarizados con el concepto de ARN, que se describe como predecesor del supuesto mundo moderno del ADN. Pero más convincente que un mundo de ARN, es una nueva teoría del mundo del péptido-ARN.
La tesis central de la teoría del péptido-ARN (Carter, 2016) es que la enzima (que se conoce como aminoacil-ARNt sintetasa) que enlazaría el ARN con las proteínas, y que por lo tanto conectaría el mundo ARN con el mundo proteico, se presentan en dos formas básicas (en todos los organismos). El origen evolutivo de estas dos formas (llamadas Clase I y Clase II), es extrañamente irreconciliable. Las moléculas de Clase I y II desempeñan funciones casi idénticas (aunque con diferentes aminoácidos) pero no tienen estructuralmente nada en común. Excepto en una cosa: sus aminoácidos que mejor se conservan, aquellos que se encuentran en el cetro catalítico activo, pueden derivarse de hebras opuestas de la misma pequeña molécula de ARN (Carter, 2016). En otras palabras, las dos proteínas que permiten que el ARN fabrique las modernas proteínas derivan de hebras opuestas de una única molécula de ARN muy primitiva que las codifica a ambas.
Las implicaciones de estas observaciones es que se establece un vínculo entre el metabolismo y la replicación en una etapa muy temprana de los orígenes de la vida. El ARN fue el ensamblador de las proteínas primitivas y el propósito de esas proteínas fue el de actuar como catalizadoras, es decir, guiar y mejorar el metabolismo. Por lo tanto, lo que hace la teoría del origen péptido-ARN es reemplazar el mundo del ARN, que es una teoría de la replicación, por una teoría del metabolismo en la que el ARN mejoraría el metabolismo ya que lo predice.
ADN y Política
“La biología humana es en realidad mucho más complicada de lo que imaginamos. Todo el mundo habla de los genes que recibieron de su madre y de su padre, de este rasgo u otro. Pero en realidad, esos genes tienen escaso impacto en los resultados posteriores de la vida. Nuestra biología es demasiado complicada para reducirla a eso e intervienen cientos de miles de factores independientes. Los genes no determinan en absoluto nuestro destino. Pueden darnos una información útil sobre un mayor riesgo de padecer tal o cual enfermedad, pero en la mayoría de los casos no determinan la causa real de la enfermedad, o la incidencia real de alguien que la sufre. La biología se desarrolla en la interacción compleja de todas las proteínas y células que trabajan con factores ambientales, no impulsadas directamente por el código genético”. (Anand, et al., 2008).
Esta cita (no escrita) es de Craig Venter, el legendario secuenciador del genoma, y sugiere que incluso muchos genetistas reconocen en privado la clara necesidad de paradigmas alternativos.
Al mismo tiempo, la cita de Venter plantea una trascendente pregunta: ¿Cómo es que si los organismos son los principales objetos de estudio de la Biología la explicación convencional sobre su origen es científicamente tan débil que debe conceder al ADN unas atribuciones de control y expresión para cerrar las grietas, y sin embargo muchos científicos siguen aferrados a ella?
¿Por qué en lugar de considerar a Rashevsky, Kauffman, Noble y otros, como pioneros de un paradigma potencialmente fructífero y unificador, estos investigadores siguen siendo ignorados por la Biología dominante?.
¿Cuál es el poder de atracción del Determinismo Genético?
Hay una explicación convincente y no intuitiva para esta obsesión de la Biología. Eso lo expondremos en un próximo artículo: “El significado de la vida”. Es un explicación que requiere mirar tras las vitrinas de la Ciencia y examinar su relación activa y simbiótica con el poder en los sistemas políticos modernos.
Referencias
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