¿Puede la Síntesis Evolutiva explicar la evolución?

Por KuerVo

¿Es el cambio evolutivo causado por variaciones genéticas al azar dirigidas por variables que afectan los diferenciales reproductivos de las Unidades Selectivas -US- [deriva genética, contracciones genéticas, migración y selección natural]?  

Si la respuesta es sí, ¿puede la Síntesis Moderna cuantificar de forma efectiva la incidencia de estas variables sobre los diferenciales reproductivos?

Imaginense dos caracteres cualesquiera en una población, -velocidad (V) y fuerza (F). Ambos caracteres son mutuamente excluyentes pues a mayor fuerza, mayor necesidad de musculatura y peso corporal, y, por tanto, menor velocidad. ¿Qué combinación de estos caracteres darían a la población mayor fitness?  ¿Pueden los recursos teóricos de la SE responder esta pregunta?  

No, debido a que en el caso planteado, la adaptabilidad depende de la interacción de ambos caracteres. Es decir, la adaptabilidad no es una simple sumatoria de las probabilidades por separado de p y q, sino también de las probabilidades de q dado p y viceversa.

Imagínese un escenario donde los individuos blancos tienden a mezclarse con otros blancos y los negros con otros negros; los individuos negros tienden a migrar en una tasa superior a los blancos, a una cierta ubicación, L, donde la selección les resulta favorable, pero que a los fuertes les resulta neutra; los fuertes, independientemente del color, tienden a tener más hijos rápidos por mutación y dominancia que viceversa; si disponemos datos sobre las variaciones en las tasas a que los individuos fuertes/rápidos/negros/blancos se reproducen, con relación a la misma tasa en generaciones anteriores, ¿se puede calcular el efecto de cada variable por separado, sobre las variaciones en las tasas de reproducción?

No, debido a que las tasas de mutación, migración y selección son dependientes entre sí. Para calcular el cambio neto de cada una de estas variables, se debe conocer cómo cada una varía en función de la otra, lo cual no es posible.

¿Cuál es el punto aquí?

El punto es que los diferenciales reproductivos pueden ser consecuencia de cualquier variable que afecte la distribución de las US en una población. No existe forma de cuantificar el efecto separado de cada una de las variables citadas, ni el efecto de sus interacciones sobre esos diferenciales, sin una observación directa y prolongada de la población objeto de estudio.

Es como tener dos cuentas bancarias, una genera un interés de 5 % y el otro de 3 %. Uno puede tratar las unidades de dinero, en cada cuenta, como los miembros de una población, y la tasa de interés como un análogo del efecto de cualquiera de las variables citadas. Siempre que no haya transferencias de una cuenta a otra, uno puede tratar estos valores como diferenciales reproductivos. Ahora bien, ¿cuánto  de la tasa de variación de cualquier unidad de dinero puede atribuirse a qué?

Claramente, el Teorema de Fisher puede aplicarse a las cuentas bancarias: Describe cómo el promedio de los intereses devengados por las dos cuentas bancarias, en conjunto, aumentará en proporción a la variación de los tipos de interés ganado por el dinero en cada cuenta. Lo que no hace, es explicar la causa de la variación de los tipos de interés. Y sin explicación, ¿dónde esta la teoría?

Selección Natural y Evolución

Por KuerVo

Uno de los problemas que enfrento a la hora de tratar con la teoría sintética de la evolución [SE], o neodarwinismo, es que no existe una línea causal demostrable entre evolución y selección natural. Esto tiene unas implicaciones extrañisimas para mí, porque no se trata de negar la "veracidad" de dicha teoría, sino de cuantificar el efecto neto dei la selección natural sobre los diferenciales reproductivos.

Existen casos donde un carácter fenotípico específico – o varios- incide sobre la frecuencia relativa de los individuos portadores al interior de  una población dada. Este hecho ha sido observado tanto en el laboratorio como en la naturaleza. Ciertos caracteres hacen menos susceptibles a sus portadores frente a factores como la depredación, las enfermedades, más resistentes a los antibióticos, en el caso de virus y bacterias, etc. Sin embargo, estos ejemplos sólo describen cómo la variación de los caracteres fenotípicos puede afectar las probabilidades de supervivencia y reproducción de sus portadores, dadas unas condiciones ambientales, no en qué proporción la selección natural causa diferenciales reproductivos.

La SE plantea que la selección natural afecta la evolución de las entidades vivas debido a que selecciona las variaciones hereditarias de la aptitud biológica o fitness. La selección natural, determinada por factores biológicos, químicos, y físicos que constituyen el ambiente, selecciona los mejor adaptados. Esta adaptación se expresa en los niveles de reproducción. La evolución es, entonces, un cambio a largo plazo en las frecuencias de los genotipos de una población [2].

Dado que la selección natural depende de la diversidad, no de rasgos, sino de las aptitudes que estos rasgos pueden conferir, a mayor diversidad de aptitudes, mayor potencial evolutivo.

Lo anterior implica dos cosas: i) Que la selección natural afecta las tasas de reproducción de las USs al interior de las poblaciones; y ii) que las variaciones en la tasa de reproducción de las USs afecta la variación de los rasgos de las poblaciones.

En otras palabras, la variación hereditaria de los rasgos fenotípicos, dadas unas condiciones ambientales, puede generar incrementos de aptitud biológica. La selección natural selecciona de entre estos incrementos los de mayor magnitud, generando diferenciales reproductivos. 

Si es así, ¿cuál será el efecto neto sobre los diferenciales reproductivos y la variación de los genotipos si sacamos la selección natural del esquema? 

No hay forma alguna de predecir las consecuencias de algo así, debido a que la teoría actual no permite cuantificar de manera precisa ni la incidencia  de la selección natural sobre los diferenciales reproductivos, ni la incidencia de la misma sobre los cambios evolutivos. Lo que sí puede predecirse es que los organismos vivos seguirán variando, lo cual contradice la ley de Hardy-Weinberg .

Entonces, ¿cómo se sustenta la idea de que la selección natural afecta la evolución de las especies?

La idea de relacionar los diferenciales reproductivos con la aptitud biológica, parece haber surgido de la necesidad de dar a la teoría un fundamento matemático. “Fisher relaciona la variación de los niveles de reproducción con la variación de la aptitud”, buscando crear una similitud con “las ecuaciones físicas” que  “describen el comportamiento de las partículas en función de la variación en el nivel de ciertos parámetros” [1]. 

Por ejemplo, la Ley de Gravitación Universal de Newton, rige una cierta interacción entre pares de partículas masivas. Los físicos llaman a esta interacción, Gravedad. La razón por la que una partícula de masa P1 atrae a otra partícula de masa P2, es la atracción gravitacional ejercida por P1 sobre P2. Sin Gravedad P1 no podría atraer a P2.

La selección natural, no obstante,  se presenta como una simple relación matemática. Siempre que existan variaciones hereditarias en los rasgos fenotípicos que produzcan tasas de reproducción diferencial, los genotipos con "mayor fitness" [a]  presentarán una frecuencia mayor que los "menos aptos". Esto es simplemente una razón matemática, debido a la forma en que se mide la aptitud. No hay forma de cuantificar en que medida la selección natural afecta los diferenciales de reproducción. No hay espacio para una variable intermediaria entre rasgos ventajosos hereditarios y el incremento de la frecuencia de esos rasgos ventajosos. La selección natural, por tanto, sólo puede expresarse como una variación no determinable de la frecuencia.

En el caso de la gravitación, podemos predecir qué ocurriría si cambiamos cualquiera de los elementos que constituyen la explicación. Podemos cacular el efecto neto de una variación de la masa sobre la atracción gravitacional, por ejemplo. En el caso de la selección natural, no podemos predecir en qué  medida la variación de la aptitud biológica afectará los diferenciales reproductivos, porque no hay manera de cuantificar la aptitud sin los diferenciales reproductivos. 

La conexión entre tamaño de la población, variación ventajosa, y deriva/selección es puramente matemática. Esta conexión no es diferente a la que existe entre el tamaño de la muestra y la variación proporcional de la media en un muestreo aleatorio.

Notas:

[a] Es un razonamiento circular, dado que la única forma de cuantificar la fitness de los genotipos es a través de los diferenciales reproductivos. El genotipo con mayor fitness es justamente el más frecuente.

Fuentes:

[1] Matthen, Mohan, and Ariew, Andre [2009]. Selection and causation. Chicago Journal.

[2] Sober, E. (1984). The Nature of Selection : Evolutionary Theory in Philosophical Focus. Cambridge, Mass., MIT Press.

Woodward, James (2001). “Causation and Manipulability.” The Stanford Encyclopedia of Philosophy, Edward N. Zalta (ed.).

Wikipedia.

Hibridogénesis y otras curiosidades de la Naturaleza

La Naturaleza. Parte 4

Por KuerVo

Serie "La Naturaleza": Parte 3

¿Quién es el ganador en la competencia de la vida?.

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Los humanos gustan de calcular la plusvalía a todo. Esto es beneficioso, aquello es perjudicial. ¿Es beneficioso reproducirse mucho?

Sobrevivir y reproducirse demasiado puede no ser “beneficioso” en un mundo de recursos limitados.

¿Por qué?

Siempre que la necesidad de recursos supere la disponibilidad de los mismos, habrá competencia. Esto es, que los necesitados tratarán de hacerse de los recursos necesarios para satisfacer sus necesidades antes de que otros los tomen.

Mientras mayor es el número de necesitados y menor la cantidad de recursos, más intensa es la competencia.  Esto es, que las probabilidades de hacerse con los recursos necesario son cada vez menores, si todos los individuos poseen la misma probabilidad de éxito.

Como es previsible, en la naturaleza, con cierta frecuencia, las necesidades superan los recursos, y surge la competencia. Los individuos compiten por alimentos, espacio y, en algunas especies, por pareja.

Los que logran sobrevivir y reproducirse, ganan la posibilidad de transferir su linaje genético a la siguiente generación.  Una mayor cantidad de descendientes incrementa las probabilidades de dicha transferencia.

Este es el escenario en el que, más o menos, los organismos vivos compiten. Y es claro, que esta competencia afecta la forma en que la vida evoluciona. Los ganadores de esta competencia guían los pasos de la evolución.

Supongo que la pregunta inmediata es, ¿quién gana la competencia?

De acuerdo con la SE, el ganador más frecuente es el más apto, adaptable, flexible, en fin, el que deja mayor descendencia.

Parece la respuesta más lógica. La dificultad radica en darle un fundamento matemático que permita determinar quién es, con mayor probabilidad, el más apto, antes de que los competidores crucen la meta.

La Naturaleza. Parte 3

Por KuerVo

Serie "La Naturaleza": Parte 2

Donde hay selección no hay diversidad

Seleccionar es lo opuesto a diversificar. El selector no busca rasgos heterogéneos, sino homogeneidad. El productor de leche selecciona vacas gran productora de plusvalía. No quiere heterogeneidad en este rasgo. No pretende conformar una población de vacas con diferencias marcadas en su capacidad para producir beneficios. Pretende que todas sus vacas sean gran productora de plusvalía. Selecciona, porque al hacerlo maximiza la plusvalía que es la función objetivo.

En el caso de los leones, ¿dónde está el beneficio de cazar las cebras menos hábiles con mayor frecuencia?  Eliminar las cebras fáciles de cazar para perpetuar las esquivas, equivale a reducir sus probabilidades de supervivencia y reproducción, es un contrasentido. Si la función objetivo es la reproducción, los leones deben maximizar la diversidad en las poblaciones de cebras,  lo contrario a seleccionar.

La Naturaleza. Parte 2

Por KuerVo

Serie “La Naturaleza”: Parte I

Sin criterios de selección no hay selección

La selección es el proceso mediante el cual un selector escoge, de un conjunto de individuos o cosas, a los más adecuados. Los criterios que usa el selector para definir “lo más adecuado” se denominan criterios de selección. Para que exista selección debe haber individuos o cosas más adecuadas que otras. Grados de adecuación. Por tanto, sin criterios de selección, y diversidad de grados de adecuación, no hay selección posible.

Un productor de leche de vaca, por ejemplo, selecciona sus vacas en función de dos parámetros fundamentales, la producción de leche (litros anuales), y el coste de producción de la leche (coste por litro de leche). Esto es así, porque su criterio de selección es la plusvalía. La vaca adecuada no es la que produce más leche, ni la que produce leche al menor coste por litro, sino aquella que produce mayores beneficios económicos. Y dado que los beneficios económicos son una función de los ingresos y los costes, lo adecuado es en función de la mayor producción de leche al menor coste.

Este es un proceso selectivo porque existen un selector, unos criterios de selección, y una diversidad de grados de adecuación [vacas que producen más plusvalía que otras]. Y como todo proceso selectivo, este es totalmente predecible. Podemos predecir, luego de analizar los criterios de selección y los grados de adecuación, cuáles, de un conjunto de vacas, seleccionará el productor de leche. ¿Ocurre lo mismo con un león que sale a cenar? ¿Podemos determinar a priori cuál cebra de una manada escogerá?

La Naturaleza. Parte I

Por KuerVo

La Naturaleza no selecciona caracteres específicos.

Olvidemos por unos instantes nuestro antropocentrismo. Un león ha salido a cenar una oscura noche y el plato de turno ha sido una cebra. ¿Lo ocurrido ha sido una selección?

¿Qué es seleccionar?

Elegir, escoger a individuos o cosas entre todas las de su especie por considerarlas más adecuadas [1]. Si voy a escoger entre individuos o cosas lo primero que debe primar es un criterio de selección, porque como hemos visto en la definición de seleccionar, se trata de escoger lo más adecuado. Y lo más adecuado lo es en función de los criterios del que selecciona -sin criterios de selección no hay selección-.

¿Quién selecciona?

El selector, en nuestro caso la Naturaleza.

¿Quién es la Naturaleza?

Difícil pregunta. La Naturaleza puede ser cualquier cosa desde la “esencia y propiedad característica de cada ser” hasta el “conjunto, orden y disposición de todo lo que compone el universo” [2]. En fin, la Naturaleza es todo, cada cosa, desde un grano de arena, hasta las plumas de un halcón, una galaxia, o un campo mórfico. Es un todo tan amplio y diverso que darle una identidad única resulta algo arriesgado. Porque si todo es la Naturaleza, ¿puede la Naturaleza seleccionarse a si misma? ¿Seleccionar entre Ella y “quién” más?

Obviemos, de todas formas, la categoría filosófica de esta entidad universal a la que llamamos Naturaleza, y pasemos a otro aspecto, no menos escabroso, sus criterios de selección. ¿En base a qué criterios selecciona la Naturaleza? ¿Cómo decide que individuo o cosa es lo más adecuado?

En nuestra oscura noche, un león ha salido a cenar, y el plato de turno ha sido una cebra. ¿cómo decidió el León comerse a la  Cebra? ¿Cúales eran las otras opciones? De entre todas las cebras, ¿por qué seleccionó el león a 1 en particular?

Es un laberinto de dudas porque es el león que “selecciona”. Él es, en ese instante, la Naturaleza. ¿Cómo hace el león para seleccionar su cena? ¿Se sienta a observar detenidamente el menú hasta encontrar la cebra adecuada? ¿Cuál es la cebra adecuada? ¿La débil? ¿La lenta? ¿La medio cegata? ¿La grande? ¿La pequeña? ¿¡Cuál!?

Por mucho que busquemos en el conjunto de caracteres fenotípicos de una población de cebras, sólo descubriremos que el león no selecciona en funcion de estos, sino, probablemente, en función de la oportunidad.

Sale a cazar, y atrapa lo que esté a su alcance. ¿Es esto cierto? Y si no lo es, ¿cómo podemos determinarlo? Sobretodo después de transcurridos millones de años de “perfeccionamiento adaptativo”, de selección, sea dicho. Porque, en teoría, la evolución sigue los pasos del más hábil.

Referencias

[1] wordreference.com

[2] RAE

El Origen de la Vida.

Por KuerVo

El darwinismo, en sus diferentes versiones, no trata sobre el origen de la vida. Darwin hizo cierta aportación sobre el tema, pero no lo trató como parte de su teoría sobre el origen de las especies. De todas formas, la conjetura de que la vida pudo originarse en “un pequeño charco cálido, con todo tipo de sales fosfóricas y de amonio, en presencia además de luz, calor, electricidad, etc.” es una idea notable.

Stanley L. Miller, basado talvez en la misma y esperanzadora suposición, fue un poco más allá del mito del charco calido y salado, y la atmosfera de Oparin. Emprendió la tarea del alquimista “ingenuo”, despeinado y eufórico, sumergido en la oscuridad de algún laboratorio del norte de las nieves, el de occidente. Se dio a la tarea de hacer surgir vida de una probeta. ¿No es acaso una locura?

Afortunadamente, Miller no fue tratado de crédulo o de loco, aun cuando sus ideas perturbaran a más de un escéptico. Por el contrario, su ingenuidad le valió un doctorado en química de la Universidad de Chicago, nada trascendente, pero mucho mejor que una camisa de fuerzas.

De más está decir que a pesar de una vida de arduo trabajo, el pobre Dr. Miller no logró producir proteínas, y mucho menos vida. Pero sus aminoácidos proverbiales han dejado una estela de esperanza.

Muchos otros hombres de ciencia han abordado con la suficiente seriedad el reto de explicar el origen de la vida. Desde Alexander Oparin y Sidney W. Fox hasta Paul G. Higgs y Ralph E. Pudritz, la ciencia avanza hacia el conocimiento de este misterio. Parece cierto, la vida es de polvo.

Nada nuevo. La idea es tan vieja que cuando Moisés nació ya tenía canas. Es un mito tan antiguo como el mundo. “Del polvo eres y en polvo te convertirás”. La polvareda que somos se evidencia al morir de cada ser vivo. Cuando la vida termina, los organismos se descomponen en sus elementos originales. Vuelven a ser eso que los constituía, macro y micro elementos, simple química. Quizás de la observación de este hecho ha surgido la idea, en principio. No se necesita mucho para llegar a esta conclusión. De eso que somos debimos surgir. La pregunta es, ¿cómo?

A la manera del Corán, Dios [él, Alá] “es quien proporcionó a todo su forma correcta y después lo dirigió a su función adecuada.” (Corán, Sura 20:51). No se observa en este y otros pasajes coránicos diferencias sustanciales con la versión judeo-cristiana. La razón es simple, la fuente es la misma (¿Moisés?).

Dios crea y dirige lo creado a su forma y función adecuadas. Escueto, sin otras explicaciones sobre la manera en que se lleva a cabo esta tarea. ¿Y desde qué crea, cuál es el medio material para esta creación [refiriéndonos a la vida]? El polvo, el agua, la luz, el aire de la Tierra... (Génesis, Cap. 2)

De dónde sacó Moisés estas ideas es difícil de determinar. Algunos ven el origen de tales relatos en ciertas tradiciones egipcias. Una hipótesis para nada desechable dada la historia conocida del personaje (¿de ficción?). De todas formas, el origen primero de esta notable idea es irrelevante para los fines de este artículo. Séanos suficiente, y mientras tanto, atinar el hecho de que el hombre como producto de los elementos de la Tierra tiene su origen en los “mitos” religiosos y no en la “ciencia”. Y esto vale más que un comino. Sobretodo para aquellos que creemos que tales tradiciones pueden ser una deificación de la ignorancia, pero nunca las invenciones peregrinas de pastorzuelos “ignorantes”.