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Bioética: Redes de genotipos y evolución biológica

Observatorio de Bioética – Universidad Católica de Valencia

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(zenit – 29 mayo 2020).- Es criterio común que el mecanismo inexorable que impulsa la evolución es la variabilidad de los seres vivos la selección natural que preserva y hace prosperar aquellas variantes más aptas para reproducirse y dar a su vez nuevas generaciones de las variantes.

Este mecanismo evolutivo ya fue propuesto por Charles Darwin en su libro El origen de las especies, publicado en 1859, compartiendo también ideas de su coetáneo y amigo Alfred Wallace. La gran diferencia en el pensamiento de ambos científicos británicos es que para Darwin ese proceso evolutivo estaba únicamente regido por la selección natural y para Wallace había que dar paso en él a una fuerza exterior, una fuerza divina (ver más).

Con posterioridad a la propuesta de la teoría evolutiva por Darwin y Wallace, el monje austriaco Gregor Mendel descubrió a la luz de lo observado en el huerto de su monasterio el papel de la herencia en el proceso evolutivo biológico.

Posteriormente y armando selección natural y componente genético, a mediados del pasado siglo XX se propuso la denominada “síntesis moderna” de la evolución, que es la que ha presidido el pensamiento biológico de la evolución en los últimos años. En ella se unen el concepto de mutaciones aleatorias, herencia genética y genética de poblaciones (Aznar J, Burguete E. From Australopithecus to cyborgs. Are we facing the end of human evolution? Acta Bioethica (in press)).

Sin profundizar especialmente en el tema, sí que se puede decir que, en la “síntesis moderna”, el gen constituye el ladrillo fundamental para construir el edificio evolutivo. Por otro lado, el desarrollo de ese edifico se fundamenta en que, en el proceso hereditario genético, cada gen da lugar a una proteína y la selección natural posterior y su ulterior organización da lugar a los diversos fenotipos, que en el caso de la especie humana es el propio “homo sapiens”.

Indudablemente esta teoría evolutiva tiene grandes aciertos, y hoy se puede afirmar que la teoría de la evolución es una teoría consolidada científicamente, aunque no totalmente definida, pues todavía hay algunos puntos oscuros sobre los que conviene seguir reflexionando.

Sin duda, uno de ellos, para algunos el de mayor caldo, es la difícil posibilidad de que, con mutaciones genéticas puntuales, que con las distintas proteínas, se hayan podido construir fenotipos tan complejos como, por ejemplo, el cerebro humano, que, en una pequeña masa proteica-lipídica, de unos 1450 gramos de peso, contiene alrededor de 100.000 millones de piezas, de neuronas, y más 1.000 billones de conexiones entre ellas. Cifra que hasta para la mente humana más preclara resulta difícil de imaginar.

Pues bien, esta dificultad fue concretada matemáticamente por Frank B. Salisbury, quien “calculó que el número de secuencias posibles de aminoácidos para construir una proteína de una longitud típica, asciende a la fabulosa cifra de 10540. Por otro lado, el número de proteínas que habría podido generarse por mutaciones genéticas puntuales en la tierra, desde que esta se formó, solo podría ser algo mayor de 1065, de acuerdo a la teoría hasta ahora admitida de que cada proteína está codificada por una única secuencia de ADN. Por ello, la probabilidad de que una proteína capaz de realizar una función dada, se haya generado por mutaciones genéticas al azar, es esencialmente nula” (ver más).

Una consecuencia inmediata de esta teoría es la dificultad para admitir que lo conseguido en el proceso evolutivo biológico sea fruto exclusivo de mutaciones genéticas puntuales, pero sí que ello se podría conseguir cuando a las referidas mutaciones se une la selección al azar de las más aptas funcionalmente, (Francisco Ayala. Darwin y el diseño inteligente. Creacionismo, cristianismo y evolución. Alianza Editorial. Madrid 2011), pero además de ello también podría contribuir a resolver el problema la existencia de las denominadas redes de genotipos, pues “contrariamente a lo que se había creído durante largo tiempo, hoy sabemos que, ni las secuencias genéticas se distribuyen al azar, ni la evolución darwinista procede de manera completamente errática, más bien lo hace a través de una elegante estructura subyacente que, de manera natural, explica como innovan los organismos sin perder su funcionabilidad biológica”, nos estamos refiriendo a las denominadas redes de genotipos pues “ hoy sabemos que las redes de proteínas se encuentran relacionadas con las redes de genotipos que las han producido, pues al contrario de lo que se pensó durante mucho tiempo, una proteína, o en términos más generales un fenotipo o una función biológica, no está asociada a una única secuencia de ADN, antes bien, un gran número de secuencias pueden dar lugar a la misma proteína  y además, todas las secuencias de ADN de una longitud dada que codifican la misma proteína pueden considerarse nudos de una red”.  A esto es a lo que se denomina “red de genotipos”.

Este planteamiento es congruente con la teoría neutralista de Kimura, que sostiene que el gen que codifica una proteína puede estar constituido por secuencias distintas, pero que, si los fragmentos de ADN codificante difieren en una sola letra de otros, su estructura no cambia, y tampoco cambia la proteína posteriormente producida, es decir, se trata de una mutación neutra.

Dicho de otra forma, muchas secuencias de fragmentos de ADN que solo varían en una letra pueden dar lugar a la misma proteína o al mismo fenotipo, por lo que es imposible determinar de manera unívoca la secuencia o genotipo que ha producido una proteína, si se pretende hacer por la función fenotípica que finalmente expresa, lo que permite fundamentar el concepto de red de genotipos, al considerar que “todas las secuencias genéticas que den lugar a una misma proteína o al mismo fenotipo, se consideran miembros de la misma red de genotipos. Cada nodo de esa red corresponde a una secuencia y dos nodos se pueden enlazar si sus secuencias respectivas difieren en una sola letra”.

Así se constituyen las redes de genotipos. La gran mayoría de ellas son pequeñas, pero pueden existir redes enormes, que contienen infinidad de genotipos, hasta el punto de que las redes de mayor tamaño incluyen casi todos los genotipos posibles, lo que posibilita que el proceso evolutivo biológico encuentre soluciones para la producción de proteínas funcionales de todo tipo, por lo que, si se escoge un genotipo al azar, lo más probable es que forme parte de una de las redes de genotipos existente, pues dichas redes pueden llegar a contener hasta 1054 genotipos, aunque a pesar de ello harían falta mil millones de redes para cubrir todo el espacio de redes posibles; pero como “cada red puede estar en contacto con un número enorme de otras redes, en la práctica parece que sería posible acceder a cualquier fenotipo a partir de un genotipo incluido en esa red de redes de genotipos. Esto abre a la evolución biológica unas posibilidades enormes de explorar innovaciones sin que por ello haya que sacrificar su funcionalidad”, lo que parece ser determinante para atisbar como la selección natural puede ser un mecanismo apto para poder generar todas las funciones fenotípicas existentes, es decir, la red de genotipos , o mejor la red de redes de genotipos, puede dar lugar a todos los fenotipos posibles, es decir generar todos los fenotipos necesarios para que el proceso biológico evolutivo encuentre la solución para cada necesidad que a la evolución se le plantee.

Desde un punto de vista más de fondo, si la teoría de la red de genotipos es correcta, esta podría ayudar a solventar el problema de que no haya habido tiempo suficiente desde la generación de los primeros seres vivientes para que el proceso evolutivo biológico haya podido dar lugar a la ingente cantidad de fenotipos que constituyen la naturaleza viviente y sobre todo al mejor exponente de ese proceso que es el fenotipo humano.

De todas formas, la duda persiste, pues la teoría de la red de genotipos no ha alcanzado todavía el consenso necesario entre los expertos en materia de evolución biológica, para considerar que es una teoría consolidada.

A la luz de todo lo anterior, podemos preguntarnos si las redes de genotipos tienen la potencialidad suficiente para haber producido todos los fenotipos que actualmente constituyen la incomparable diversidad de la naturaleza y si dichas redes contienen el programa necesario para generarlos, es decir, si las referidas redes de genotipos incluyen, por un lado las leyes necesarias para el adecuado desarrollo biológico y por otro los ladrillos indispensables de todo el inconmensurable edificio de la naturaleza.

 

Justo Aznar

Observatorio de Bioética

Instituto de Ciencias de la Vida

Universidad Católica de Valencia

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Justo Aznar

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