Biofilosofía (II): el darwinismo clásico desemboca en el paradigma EVO-DEVO
La observación experimental en la segunda mitad del siglo XX ha ido confirmando algunos de los grandes capítulos de la Biología como: la teoría celular, la Bioquímica que comporta la comprensión de las reacciones metabólicas, la Bioenergética, la Ecología, la genética molecular, la epigenética. Últimamente ha emergido una nueva racionalidad sistémida de la vida, el paradigma explicativo Evo-Devo. La emergencia de este nuevo campo de investigación promete una nueva síntesis para la explicación de la evolución. La unión entre la teoría neodarwinista de la selección natural y la genética del desarrollo constituye la Biología evolutiva y del desarrollo, mejor conocida como «EVO-DEVO». Por Ignacio Núñez de Castro.
Desde Aristóteles hasta nuestros días los problemas para la comprensión de los seres vivos son recurrentes. Así, una nueva alianza entre la Biología y la Filosofía es necesaria en la búsqueda de las bases epistemológicas y ontológicas del estudio de la vida, tal como se explica en un anterior artículo. Se perfila así una racionalidad diferente del mecanicismo lineal post-cartesiano, cuyas matrices conceptuales serían: totalidad, sistema, proceso, teleología, jerarquización, complejidad, emergencia de novedad y la evolución que da sentido. La explicación del hecho histórico de la evolución ha pasado por diferentes paradigmas: darwinismo, neodarwinismo y últimamente la síntesis entre la evolución y el desarrollo epigenético, con el soporte experimental de la genómica y proteómica, ha alumbrado el programa de investigación interdisciplinar (conocido como EVO-DEVO).
Emergencia de novedad
La filosofía de la biología, la biofilosofía, muestra que la vida no es simplemente puro mundo físico. Lo viviente tiene sus raíces en lo físico. Pero representa una sorprendente “novedad emergente” que exige una nueva racionalidad explicativa. El holismo biológico supone un nivel de complejidad no visto en el mundo físico. El ser vivo como sistema y proceso jerarquizado teleológicamente dibuja una compleja organización que emerge novedosamente y que exige a la ciencia pasar a rigurosas preguntas filosóficas. Esta cuestión básica fue objeto de un primer análisis presentado en un artículo anterior de Tendencias Biofilosofía (I): complejidad holística y teleonomía. Ahora nos centramos en la temática quizá central de la Biofilosofía: el emergentismo y el sentido del nuevo paradigma evolutivo EVO-DEVO.
La correspondencia de Dobzhansky y Greene constituye un claro exponente de dos sensibilidades, la de un ortodoxo darwinista Greene y la de Dobzhansky que había sido impactado por la lectura de Teilhard de Chardin. La creatividad o emergencia de novedad y el progreso de las diferentes formas de vida son reclamados como legítimos por Dobzhansky para el discurso biológico. Las propiedades emergentes son las que surgen a un cierto nivel de complejidad, pero no se dan en niveles inferiores y brotan de las interrelaciones entre los elementos del sistema, aparecen a medida que sistema evoluciona con el tiempo y están siempre referidas a la totalidad.
Estas propiedades no pueden ser anticipadas o deducidas antes de que se hayan manifestado por sí mismas. La palabra emergencia y el verbo emerger son metáforas hoy día aceptadas. Para J. Monod, la emergencia es una propiedad paradójica y la define como «la propiedad de reproducir y multiplicar estructuras ordenadas sumamente complejas y permitir la creación evolutiva de estructuras de complejidad creciente».
El paradigma emergentista supone que toda la realidad es dinámica en continuo cambio y desarrollo. Zubiri crítica el término, puesto que emerge lo que de alguna manera estaba sumergido; las islas que emergen en el mar están sumergidas antes que una elevación del terreno las haga a aparecer a la vista. Zubiri prefiere el termino brotar, aunque también podemos decir que brota el agua en la fuente, porque está en el venero. Sin embargo, la emergencia de novedad tiene un contenido semántico concreto y definido en la Biofilosofía actual. Los emergentistas, cuyo eslogan podría ser: «más es diferente», tienen una mirada muy distinta a los reduccionistas de nuevo cuño, para los cuales el todo puede explicarse por la suma de sus partes y la imagen del todo representa con fidelidad los constituyentes básicos.
John Polkinghorne afirma: «La emergencia tiene fuerte correspondencia, en cambio, a un caso en el que un nuevo principio causal -de una clase distintiva no presente en niveles de complejidad inferiores- cobra actividad en un sistema complejo -entonces “más” sería radicalmente “diferente”». Ejemplos de emergencia se dan tanto en el microcosmos como en el macrocosmos. Las propiedades de los hadrones no son las propiedades de los quarks; las características de los átomos no son deducibles de las partículas elementales, ni las propiedades de las moléculas de las de sus átomos. «En Biología y Bioquímica, la emergencia cubre los dominios desde los átomos hasta los organismos. Algunos de los grandes periodos de la historia natural pueden describir niveles de emergencia: la aparición de la vida, la aparición de la experiencia sensorial, de la conciencia y de la reflexión moral».
Nuevo impulso
El debate sobre la emergencia ha cobrado nuevo impulso con la reciente obra de Philip Clayton Mind and emergence from quantum to consciousness. Clayton desarrolla un argumento complejo y polifacético para una visión del mundo basada en la llamada emergencia fuerte: sistemas nuevos y complejos pueden llegar a la existencia con sus propios mecanismos causales. Clayton admite que este concepto nuevo de emergencia supone los siguientes elementos: un monismo ontológico no fisicalista, la aparición de nuevas propiedades, la irreductibilidad de lo emergente a niveles más bajos y por último la influencia causal del todo sobre las partes, la llamada downward causation. Clayton defiende en su libro la emergencia fuerte frente a la insuficiencia tanto del reduccionismo fisicalista como del dualismo vitalista. El mundo muestra cada vez niveles de organización distintos, donde cada nivel se caracteriza por un tipo irreducible de explicación causal.
El emergentismo no monista, como mediación filosófica, ha sido, aceptado también por una serie de teólogos cristianos. Sin duda alguna, ha sido Juan Luis Ruiz de la Peña el teólogo de lengua española que mejor se caracteriza como representante del modelo emergentista. La tríada de teólogos anglosajones, I. G. Barbour, J. Polkinghorne y A. Peacocke coinciden, según Amo Usanos, «en una serie de afirmaciones sobre la valencia del emergentismo en la explicación de la fe cristiana y en unas fuentes que son similares entre sí; lo que permite hablar de emergentismo cristiano».
Decíamos anteriormente que uno de los pilares conceptuales de lo que Javier Monserrat llama el «macroconstructo explicativo» emergentista, que abarca toda la realidad, es la llamada downward causation (topdown causation) o causalidad descendente. Este tipo de causalidad supone la acción causal de una estructura emergente, el todo, sobre sus elementos constituyentes y «es a menudo usado para describir una familiar y perfectamente coherente relación entre las actividades de la totalidad y la conducta de sus componentes».
Así por ejemplo, según Monserrat: «el sujeto activo, por tanto, causado por mecanismos sistémicos, se constituye en un hecho real nuevo, que a su vez, puede influir causalmente en los mecanismos sistémicos que producen la conciencia, sus procesos y la emisión de sus conductas»; este bucle causal representa el modo de interconexión entre el hecho real de la conciencia y el hecho de los mecanismos sistémicos que la producen.
La evolución que da sentido
«Nada tiene sentido en Biología si no es visto a través del prisma de la evolución», este es el dicho clásico, tantas veces repetido, de Theodosius Dobzhansky. Es interesante caer en la cuenta que el mismo Darwin no utilizó el término «evolución» hasta la sexta edición de 1869 del «Origen de las especies». Gilson cree que Darwin huyó en las primeras ediciones de la palabra evolución un tanto desprestigiada por los preformistas contemporáneos, como Charles Bonnet de Ginebra autor de la obra Palingenesia Philosophica.
Sin embargo, después de la lectura del filósofo Herbert Spencer, quien concibió una interpretación general de la realidad a base del principio de evolución, (evolución que para Spencer era puramente mecánica en la que toda finalidad quedaba excluida por el principio de conservación de la energía), Darwin en la sexta edición acepta el término y en el último Capítulo afirma: «Antaño hablé a muchos naturalistas del asunto de la evolución, y nunca encontré una acogida simpática. Es probable que algunos creyesen entonces en la evolución; pero guardaban silencio o se expresaban tan ambiguamente que no era fácil comprender su pensamiento. Actualmente, las cosas han cambiado por completo, y casi todos los naturalistas admiten el gran principio de la evolución».
Una vez aceptado el término, la evolución se ha convertido en una especie de principio general explicativo en Biología. Hoy día, salvada la minoría de algunos fundamentalistas creacionistas, el hecho histórico de la evolución no es motivo de debate y no merece la pena emplear tiempo ni espacio en este trabajo en su discusión. Solamente quisiera clarificar un punto, que a pesar de su simplicidad, parece que aún no está claro en algunos debates.
El evolucionismo como doctrina se opone, desde el punto de vista conceptual, únicamente al fixismo de las especies; sin embargo, no existe ninguna oposición conceptual entre evolución y creación. La creación es un término técnico, bará en hebreo (siempre tiene a Dios por sujeto), ktísis en griego y creatio en latín, y está siempre referido a la radical fundamentación del ser; la creatio ex nihilo no puede entrar, por tanto, a formar parte de ningún discurso científico.
La misma recepción temprana del pensamiento evolucionista por parte de algunos científicos y filósofos cristianos confirman lo que acabamos de enunciar. Muy pronto (1904) el entomólogo jesuita Erich Wasmann en su trabajo Biología moderna y teoría evolucionista no sólo aceptó y defendió la doctrina general de la evolución sino que admitió también que probablemente se le podía aplicar al hombre. Hoy, pues, podemos afirmar que existe un consenso en aceptar la evolución biológica como un hecho real histórico, que tiene la certeza de los acontecimientos históricos; hecho que pertenece a la Historia natural, como fue un hecho real de la historia humana la caída del Imperio romano o la batalla de Lepanto.
Entre las diferentes teorías de explicación del hecho evolutivo se destacan dos grandes grupos: lamarckismo y darwinismo. Los caracteres adquiridos, según Lamarck, se transmiten a la descendencia. Tempranamente el lamarckismo fue refutado experimentalmente por el pariente de Darwin, Francis Galton, mediante transfusiones de sangre entre conejos (que no cambiaban el color de la piel de los descendientes) y más tarde August Weismann, cortó la cola a decenas de generaciones de ratones sin por ello conseguir ratones con colas más cortas.
El darwinismo clásico, la herencia inmediata de Darwin, se basaba en los siguientes principios:
• El número de individuos de las distintas especies permanece más o menos constante en la naturaleza.
• La capacidad reproductiva de animales y plantas es muy superior a la necesaria para conservar ese número de individuos constantes.
• Hay una alta mortalidad expresión de la lucha por la existencia.
• Los individuos de las especies no son idénticos sino que muestran una gran variabilidad.
• Los cambios son hereditarios y en la lucha por la vida permanecen las variaciones más favorables.
• Los cambios acumulados en generaciones imponen un cambio gradual de las especies conducentes a una mejor adaptación a las condiciones del entorno ambiental.
• Cuando estas condiciones varían en distintos lugares las sucesivas generaciones no sólo devendrán distintas de sus padres, sino distintas unas de otras.
Concepto cuestionable
A pesar de ser coetáneos Mendel y Darwin, no tenemos constancia de que Darwin conociera los escritos de Mendel, los cuales parece que no tuvieron mucha difusión a pesar de aparecer referidos en la novena edición de la Enciclopedia Británica.
Igualmente, hace unos años el historiador Andrés Galera, al preguntarse si Darwin conocía los escritos del fraile agustino, que había descubierto que los caracteres son discretos y segregables, respondía: «Resulta improbable que al final de su vida, falleció en 1882, Darwin no tuviese noticias de su trabajo, pero el hecho es ya poco relevante, incluso anecdótico, serán otros los encargados de incorporar las leyes mendelianas al ideario evolucionista». Estos factores hereditarios recibieron más tarde el nombre de «genes». En la genética clásica, un gen era un concepto abstracto –una unidad de herencia que transfiere una característica de padres a hijos.
Cuando estamos tratando sobre el estado de la cuestión en Biofilosofía resulta curioso notar que en la era de la genómica el mismo concepto de gen sea aún cuestionable. Es propio del discurso científico usar términos unívocos y huir de la polisemia. El término proveniente del griego «gene» fue introducido por Wilhelm Johannses en 1909.
El Diccionario Inglés de Oxford define el gen como: «Cada una de las unidades de la herencia que son transmisibles por los progenitores a su descendencia en los gametos, usualmente como parte de un cromosoma, y controlan y determinan una característica singular en la descendencia». Definición que cae dentro del campo semántico de la genética clásica. Recientemente se ha hablado de hasta dieciocho definiciones de gen.
A pesar de que el concepto de gen no es unívoco para los representantes de las diferentes ramas de la Biología, después del redescubrimiento de Mendel a principios del siglo XX por H. M. de Vries, C. Correns y E. von Tschermak, la Genética clásica dio lugar a lugar a la teoría mutacionista para explicar el origen de la novedad. En los años treinta del siglo pasado tuvo lugar la síntesis entre el darwinismo y el concepto de mutación genética dando lugar al neodarwinismo.
La evolución es explicada por cambios genéticos de poblaciones debido a las mutaciones y el principio de selección natural. Según el neodarwinismo:
• Se conserva el gradualismo. La evolución es concebida como un proceso lento sin cambios, que explicaría tanto la anagénesis como la cladogénesis.
• El fenotipo es siempre una manifestación del genotipo. El grado de diferencia morfológica es proporcional al grado de diferencia genética.
• El desarrollo del individuo desde la etapa embrionaria al adulto, no aporta ningún conocimiento especial, lo que ponía en cuestión la ley biogenética de Haeckel.
El nuevo paradigma evolutivo: Evo-Devo
Después de varias décadas de predominancia del paradigma neodarwinista, algunos biólogos han vuelto a la regulación del desarrollo embrionario para explicar la evolución. La «epigénesis» aristotélica, desprestigiada por los preformistas del siglo XIX, fue recogida por Conrad H. Waddington con una nueva formulación. «Hace algunos años introduje la palabra, “epigenética”, derivada del término aristotélico “epigénesis”, y que ha caído más o menos en desuso, como una rama de la Biología que estudia las interacciones causales entre los genes y sus productos, interacciones que dan el ser al fenotipo». Mediante el desarrollo epigenético el organismo irá diferenciándose en respuesta a las señales recibidas, que pueden ser: autocrinas, paracrinas, endocrinas y exocrinas.
La epigénesis representa, por tanto, el proceso mediante el cual el organismo se va adaptando a su entorno y expresando su programa inscrito en el DNA a partir de sus propias capacidades. La concepción epigenética comporta la afirmación de que la regulación fisiológica y la misma evolución no residen tanto en el genoma, sino en las redes interactivas que organizan las respuestas. «Las mutaciones, si afectan a genes cuya función reside en organizar las primeras etapas del desarrollo, pueden dar lugar a cambios radicales en las formas».
El desarrollo de la genómica de los últimos años ha confirmado la intuición primaria de Waddington. El genoma del chimpancé, comparado con el genoma humano, varía solamente un 1.06% dentro de los segmentos del DNA codificantes de proteínas, pero las diferencias claves yacen en los cambios sutiles de los patrones de expresión génica implicados en el desarrollo y en la especificación e interconexiones dentro del sistema nervioso.
Nueva síntesis para explicar la evolución
Como es frecuente que acontezca, a veces, las intuiciones que llevan a cambios de paradigma, se suelen adelantar en el tiempo y fue a partir de los años ochenta del siglo pasado cuando una nueva visión de la evolución tiene lugar. La emergencia de este nuevo campo de investigación promete una nueva síntesis para la explicación de la evolución. La unión entre la teoría neodarwinista de la selección natural y la genética del desarrollo constituye la Biología evolutiva y del desarrollo, mejor conocida como «EVO-DEVO».
Este nuevo paradigma «trata de descubrir, bajo un paraguas conceptual que abarque todo, las reglas y los mecanismos que la evolución ha llevado a cabo a lo largo del tiempo para generar en el pasado y en el presente la biodiversidad».
En un reciente artículo, el biofilósofo Michael Ruse dice, de una manera muy gráfica, que Evo-Devo sería el campo de investigación que le gustaría elegir como materia de su Tesis doctoral, si tuviera que hacerla ahora en el año 2005, (él la hizo cuarenta años antes en 1965).
Michael Ruse encuentra que Evo-Devo plantea los siguientes problemas filosóficos: en primer lugar, desde la síntesis de los años treinta el paradigma neodarwinista dominante había sido la selección natural (über alles). ¿Está amenazado el darwinismo por Evo-Devo, puesto que pone el énfasis en el desarrollo? Ruse piensa que si Darwin viviera estaría entusiasmado y que Evo-Devo completa la selección natural y que no la contradice.
En segundo lugar, hay una apasionante conexión entre Evo-Devo y la Paleontología; Stephen Gould lo ha aclarado en su obra The structure of evulotionary theory. Los primeros trabajos de Gould y su teoría de los equilibrios interrumpidos (punctuated equilibria) pusieron de manifiesto que los registros fósiles mostraban poblaciones poco variables a lo largo del tiempo con episodios de rápida aparición de nuevas formas, lo que de alguna manera contradecía el gradualismo, componente esencial del darwinismo. Según Ruse se plantea un nuevo debate donde los científicos y los filósofos deben trabajar conjuntamente; para la Paleontología debe ser una gran ayuda la discusión filosófica sobre la relación entre los fósiles y la Embriología.
Desafíos y oportunidades
Finalmente, se plantea la cuestión: ¿qué puede significar Evo-Devo para la evolución humana? Según Ruse, Evo-Devo plantea problemas muy interesantes acerca de la comprensión del cuerpo humano. Si duda ninguna, conforme la genómica y la proteómica comparada vayan avanzando en los próximos años, habrá descubrimientos muy importantes y merece la pena que los filósofos estén atentos. «Yo soy un darvinista de línea dura. Pero los puros darvinistas conocen que las nuevas ideas son desafíos y oportunidades, no barreras o impedimentos», dice Ruse.
La revista Biology and Philosophy editó en el año 2003 un número especial dedicado al desarrollo del nuevo paradigma Evo-Devo. Los títulos de algunos de los artículos: «Desbloqueando la caja negra entre genotipo y fenotipo», «El camino a partir de Haeckel», «Morfología evolutiva, innovación y la síntesis de la Biología evolutiva y del desarrollo», «Cómo el desarrollo puede dirigir la evolución», pueden ayudarnos a comprender cómo se ha fraguado la nueva teoría y los problemas que suscita.
En efecto, los estudios comparativos de los mecanismos del desarrollo (incluyendo los mecanismos genéticos), que pueden ser llevados a cabo a través de los taxones, hacen posible la reconstrucción fidedigna y detallada de los procesos de desarrollo y abren una esperanza para que los modelos teóricos del desarrollo puedan ser integrados en los modelos de la evolución. La Reunión de Dahlem (1981) puede considerarse como el comienzo de este programa de investigación.
Después de Dahlem, W. Arthur publicó en 1984 la obra: A combined genetic, developmental and ecological approach, la cual constituye un intento de comprensión simultánea de la evolución desde la triple perspectiva: genética, ecológica y desde el desarrollo. Desde mediados de los noventa, una serie de libros de texto, sugieren que el nuevo paradigma de explicación de la evolución ha entrado en un periodo de ciencia normal según la terminología de Thomas S. Kuhn; el paradigma neodarwinista explicaría muy bien la microevolución y el nuevo paradigma Evo-Devo la macroevolución.
Enseguida una serie de biofilósofos se han hecho eco de los problemas planteados. Estos problemas serían: a) ¿se ha logrado verdaderamente una síntesis conceptual?, b) ¿cuál es el estatuto de la genética del desarrollo?, c) Evo-Devo presenta un desafío a la teoría evolutiva que estaba basada fundamentalmente en la genética de poblaciones y, por ello, se tendrán que revisar las concepciones usuales de la evolución. El programa de investigación requiere una exploración de las implicaciones del desarrollo ontogenético sobre la evolución y cuáles pueden ser los sesgos en el futuro.
Conclusión
La observación experimental en la segunda mitad del siglo XX ha ido confirmando algunos de los grandes capítulos de la Biología como: la teoría celular, la Bioquímica que comporta la comprensión de las reacciones metabólicas, la Bioenergética, la Ecología, la genética molecular, la epigenética. Últimamente el paradigma explicativo Evo-Devo se perfila como una nueva síntesis de explicación del hecho histórico de la evolución.
La reflexión filosófica sobre los problemas, que la comprensión de los organismos vivos plantea, ha sido una constante recurrente en el pensamiento filosófico desde Aristóteles hasta nuestros días en la búsqueda de las bases epistemológicas que nos conduzcan a una ontología del organismo viviente. Se perfila, así, una racionalidad, un lógos para bíos, diferente de la racionalidad lineal mecanicista, en la que no es posible un reduccionismo epistemológico, puesto que la metodología y el discurso de las ciencias físicas y químicas es incapaz de abarcar los fenómenos de gran complejidad, donde aparecen propiedades emergentes en el todo y donde acontece también una influencia causal del todo sobre los elementos estructurales y funcionales del sistema.
La investigación de una totalidad organizada, como la que define el ser vivo más elemental, un procarionte, necesita una serie de categorías o matrices conceptuales que definen los sistemas jerarquizados con finalidad interna, en los que tiene lugar una evolución en el desarrollo individual (ontogénesis) y el despliegue en el tiempo de la biodiversidad (filogénesis).
Si es verdad que nada tiene sentido en Biología sino a la luz de la evolución, una comprensión del hecho histórico, teniendo en cuenta los datos experimentales de la Paleontología y de la Biología experimental, la genómica y la proteómica comparada, así como la Genética del desarrollo, es decir todo lo que queda albergado bajo el paraguas del nuevo paradigma Evo-devo, nos llevará a situar a la Biología, como una ciencia autónoma, que necesita ciencias auxiliares como son la Física y la Química, como metodologías experimentales de estudio de los fenómenos fisiológicos, pero muy lejos del pretendido reduccionismo positivista.
Ignacio Nuñez de Castro, Catedrático de Bioquímica y Biología Molecular, Universidad de Málaga.
Lunes 04 Mayo 2009
Ignacio Núñez de Castro.
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