El protocolo de la genética y el dogma de la mutación espontánea III
La historia comenza con los trabajos de Salvador Luria (1912-1991) y Max Delbrück (1906-1981), galardonados ambos con el Premio Nobel de Fisiología o Medicina en 1969. La imagen muestra la portada y contraportada y dos páginas de la autobiografía de Salvador Luria editada por el Fondo de Cultura Económica en México. En el texto, que no transcribo, el autor describe con detalle cómo demostró que las mutaciones, que en bacterias otorgan resistencia a fagos, tienen origen al azar independientemente de la presencia o no de los bacteriófagos en el medio. La imagen del libro de Luria aquí presentada es también la Figura 1 del artículo firmado por Sniegowski y Lenski (Mutation and adaptation: the directed mutation controversy in evolutionary perspective. Ann Rev. Ecol Syst. 26:553-78.1995) que los autores tomaron para explicar los argumentos de Luria y Delbrück.
Básicamente, Luria y Delbrück obtuvieron en sus cultivos bacterias resistentes a fagos y su razonamiento era: Si surgen las bacterias resistentes como consecuencia del contacto con los bacteriófagos, entonces se espera una distribución de Poisson (imagen superior) en las placas conteniendo los cultivos. Si, por el contrario, la resistencia procede de mutaciones aparecidas independientemente (antes de) del contacto con los fagos, entonces, la distribución será mucho más variable que la de Poisson (imagen inferior).
El experimento de Luria y Delbrück (Genetics 28: 491-511. 1943) fue útil para calcular la tasa de mutación, en general y también, si se quiere, para demostrar que la mutación puede ocurrir de forma espontánea (sin relación directa con la presencia o no de determinados factores del medio) en algunos casos. Ahora bien: ¡Atención!..... Puede ocurrir que en algunos casos haya mutaciones espontáneas, pero esto no significa que todas las mutaciones lo sean. Es decir, aunque en las condiciones de su experimento y según sus observaciones, la presencia del fago no afecta a las tasas de mutación, es bien posible que en otras condiciones, por ejemplo utilizando concentraciones más bajas de fago o tiempos de incubación más prolongados, o analizando los resultados generaciones después, los resultados podrían ser diferentes.
El experimento de Luria y Delbrück ha servido para extender y popularizar una idea que dicho experimento jamás demostró ni pudo demostrar. A saber, que todas las mutaciones son espontáneas, …al azar. He aquí un error muy frecuente en la historia de la biología y también de la divulgación científica que podríamos llamar como error de “dogmatización”. Se confunde la interpretación y un resultado parcial se toma por uno total. Es decir, cuando se ha demostrado que algo ocurre, se concluye erróneamente que sólo ese algo es lo que siempre ocurre (dogma).
Sorprendentemente, cuarenta y cinco años después, un artículo de Cairns, Overbaugh y Miller (The origin of mutants; Nature 335, 142-145. 1988) vuelve a abrir la polémica. Mediante una serie de modelos matemáticos y diversos ejemplos muestran que, según sus observaciones, efectivamente puede ocurrir la mutación dirigida o adaptativa en respuesta a factores ambientales. En la discusión de su trabajo se lee:
The main purpose of this paper is to show how insecure is our belief in the spontaneity (randomness) of most mutations. It seems to be a doctrine that has never been properly put to the test. We describe here a few experiments and some circumstantial evidence suggesting that bacteria can choose which mutations they should produce. But we realize that this is too important an issue to be settled by three or four rather ambiguous experiments………
El principal propósito de este artículo es mostrar cuán insegura es nuestra creencia en la espontaneidad (azar) de la mayoría de mutaciones. Parece ser una doctrina que nunca se ha comprobado. Aquí describimos unos pocos experimentos y alguna evidencia circunstancial sugiriendo que las bacterias pueden elegir qué mutaciones deberían producir. Pero nos damos cuenta de que es un asunto demasiado importante para darlo por sentado con tres o cuatro experimentos más bien ambiguos.
Y más adelante:
Furthermore, the discovery of all the elements that lie between DNA sequence and protein structure gave rise to the central dogma of molecular biology, and this doctrine denies any possible effect of a cell’s experience upon the sequence of bases in its DNA.
Más todavía, el descubrimiento de todos los elementos que hay entre la secuencia del DNA y la estructura de la proteína dio lugar al dogma central de la biología molecular, y esta doctrina niega todo posible efecto de la experiencia de una célula sobre la secuencia de bases de su DNA.
El artículo de Sniegowski y Lenski que mencionábamos arriba (Mutation and adaptation: the directed mutation controversy in evolutionary perspective. Ann Rev. Ecol Syst. 1995:553-78) aspira en 1995 a la dificil tarea de dar una visión general del problema de la controversia acerca de la mutación dirigida (dirigida versus espontánea). Veintiuna veces aparece en dicho artículo el nombre de Lamarck (Lamarckian, Lamarckist,..) y treinta y tres veces el nombre de Darwin (Darwinian, darwinist,neo-darwinist). Aunque por el número de citas gana Darwin, francamente, me parecen demasiadas citas para dos autores que ignoraban qué es una mutación. Seguiremos explorando los caminos de la mutación, pero con la idea de que el resolver en qué medida las mutaciones son espontáneas o tienen lugar en respuesta a condiciones ambientales no es asunto fácil. El investigar esta cuestión en el laboratorio ha ocupado ya casi un siglo, la extrapolación de sus resultados y conclusiones al estudio de la evolución no será tarea fácil.
Básicamente, Luria y Delbrück obtuvieron en sus cultivos bacterias resistentes a fagos y su razonamiento era: Si surgen las bacterias resistentes como consecuencia del contacto con los bacteriófagos, entonces se espera una distribución de Poisson (imagen superior) en las placas conteniendo los cultivos. Si, por el contrario, la resistencia procede de mutaciones aparecidas independientemente (antes de) del contacto con los fagos, entonces, la distribución será mucho más variable que la de Poisson (imagen inferior).
El experimento de Luria y Delbrück (Genetics 28: 491-511. 1943) fue útil para calcular la tasa de mutación, en general y también, si se quiere, para demostrar que la mutación puede ocurrir de forma espontánea (sin relación directa con la presencia o no de determinados factores del medio) en algunos casos. Ahora bien: ¡Atención!..... Puede ocurrir que en algunos casos haya mutaciones espontáneas, pero esto no significa que todas las mutaciones lo sean. Es decir, aunque en las condiciones de su experimento y según sus observaciones, la presencia del fago no afecta a las tasas de mutación, es bien posible que en otras condiciones, por ejemplo utilizando concentraciones más bajas de fago o tiempos de incubación más prolongados, o analizando los resultados generaciones después, los resultados podrían ser diferentes.
El experimento de Luria y Delbrück ha servido para extender y popularizar una idea que dicho experimento jamás demostró ni pudo demostrar. A saber, que todas las mutaciones son espontáneas, …al azar. He aquí un error muy frecuente en la historia de la biología y también de la divulgación científica que podríamos llamar como error de “dogmatización”. Se confunde la interpretación y un resultado parcial se toma por uno total. Es decir, cuando se ha demostrado que algo ocurre, se concluye erróneamente que sólo ese algo es lo que siempre ocurre (dogma).
Sorprendentemente, cuarenta y cinco años después, un artículo de Cairns, Overbaugh y Miller (The origin of mutants; Nature 335, 142-145. 1988) vuelve a abrir la polémica. Mediante una serie de modelos matemáticos y diversos ejemplos muestran que, según sus observaciones, efectivamente puede ocurrir la mutación dirigida o adaptativa en respuesta a factores ambientales. En la discusión de su trabajo se lee:
The main purpose of this paper is to show how insecure is our belief in the spontaneity (randomness) of most mutations. It seems to be a doctrine that has never been properly put to the test. We describe here a few experiments and some circumstantial evidence suggesting that bacteria can choose which mutations they should produce. But we realize that this is too important an issue to be settled by three or four rather ambiguous experiments………
El principal propósito de este artículo es mostrar cuán insegura es nuestra creencia en la espontaneidad (azar) de la mayoría de mutaciones. Parece ser una doctrina que nunca se ha comprobado. Aquí describimos unos pocos experimentos y alguna evidencia circunstancial sugiriendo que las bacterias pueden elegir qué mutaciones deberían producir. Pero nos damos cuenta de que es un asunto demasiado importante para darlo por sentado con tres o cuatro experimentos más bien ambiguos.
Y más adelante:
Furthermore, the discovery of all the elements that lie between DNA sequence and protein structure gave rise to the central dogma of molecular biology, and this doctrine denies any possible effect of a cell’s experience upon the sequence of bases in its DNA.
Más todavía, el descubrimiento de todos los elementos que hay entre la secuencia del DNA y la estructura de la proteína dio lugar al dogma central de la biología molecular, y esta doctrina niega todo posible efecto de la experiencia de una célula sobre la secuencia de bases de su DNA.
El artículo de Sniegowski y Lenski que mencionábamos arriba (Mutation and adaptation: the directed mutation controversy in evolutionary perspective. Ann Rev. Ecol Syst. 1995:553-78) aspira en 1995 a la dificil tarea de dar una visión general del problema de la controversia acerca de la mutación dirigida (dirigida versus espontánea). Veintiuna veces aparece en dicho artículo el nombre de Lamarck (Lamarckian, Lamarckist,..) y treinta y tres veces el nombre de Darwin (Darwinian, darwinist,neo-darwinist). Aunque por el número de citas gana Darwin, francamente, me parecen demasiadas citas para dos autores que ignoraban qué es una mutación. Seguiremos explorando los caminos de la mutación, pero con la idea de que el resolver en qué medida las mutaciones son espontáneas o tienen lugar en respuesta a condiciones ambientales no es asunto fácil. El investigar esta cuestión en el laboratorio ha ocupado ya casi un siglo, la extrapolación de sus resultados y conclusiones al estudio de la evolución no será tarea fácil.
El planteamiento de los experimentos y la interpretación de los resultados ha tenido lugar en terrenos muy influenciados por creencias, doctrinas, dogmas,…y teorías que no han ayudado a simplificar un problema que ya es de por sí bastante complicado.
1 comentario:
Amigo Cervantes, he venido a esta diatriba guiado por su última respuesta a mis preguntas sobre aislamiento reproductivo y especiación por traslocación según Vallejo. Mi interés sigue centrado en aquello, pero no está de más meterme en esta camisa de once varas.
¿Quién soy yo para decidir si las mutaciones son espontáneas o dirigidas? Doctores tendrá la santa madre ciencia, si los tiene. Así que sólo puedo hablar de oídas y reflexionar al respecto, haciendo más filosofía que ciencia (aunque quizás..., tal como dejaba alguna puerta abierta a la maravilla Horacio Oliveira en la Rayuela de Cortázar).
Mi opinión es que el azar es sólo una función de algoritmo aún no conocido. Que existe una causa para las mutaciones se puede dar por sentado, sería el primer efecto carente de causa.
El caso es que todas las posibles mutaciones, tanto de estructura como de composición química de los cromosomas, está ya inscrita en el propio genoma, de tal suerte que éste se me antoja como el gran algoritmo de la evolución.
Lo que falta por averiguar es cuáles son los estímulos que causan modificaciones en tal estructura. Mientras no lo sepamos, el azar seguirá siendo la mejor explicación. Lo malo -para quien lo considere malo- es que quizá el desvelamiento del algoritmo de este azar aprfoxime más las grandes explicaciones a las teorías del diseño inteligente, en el mismo sentido que podría aproximarlas el conocimiento del algoritmo del llamado bigbang: cuáles fueron sus condiciones iniciales, etc., que dieron lugar a las leyes del universo.
Quizá la evolución genómica esté también regida por otra ley universal, a la que en nuestro infinito desconocimiento confinamos en los ambiguos y cómodos límites del azar.
Con todo, tal azar, desvelable o no, me parece una hipótesis que permite mucho mejor la convivencia que la de la mutación influída por el medio, lamarckiana donde las haya. Porque si es el medio quien rige la evolución, entonces no hay posibilidad de dialogar con quien busca causas exteriores, llámense Creador o como se quiera formular. El azar, el algoritmo o ley no descubierta llamada azar, sí permite tal diálogo, por lo que me parece mucho más tolerante y civilizada. Aparte de, presumo, más real y quizá más "científica".
Pero regresaré a mis traslocaciones en el otro hilo de este blog. Un cordial saludo,
RPD.
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