Esta nueva idea podría explicar la complejidad de la vida

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De acuerdo con la visión Neo-darwiniana de la evolución, las especies nuevas y, de hecho, géneros enteros surgen como resultado de la acumulación y la selección de mutaciones aleatorias a lo largo del tiempo. De hecho, muchos de sus defensores han argumentado que el marco neo-darwinista puede explicar la totalidad de la complejidad biológica.

Pero hoy en día, cada vez se cuestiona más la capacidad explicativa de esta visión, no por creacionistas o por defensores del llamado “diseño inteligente” que roen argumentos demasiado familiares y pobres de décadas pasadas, sino por biólogos serios que tienen reparos legítimos sobre el papel de la selección natural en el surgimiento de formas radicalmente nuevas de vida a lo largo del tiempo evolutivo.

(Imagen ampliable) Orogénesis del cráneo, la mandíbula, la faringe, la columna dorsal y el esternón. a. Óvulo; b-e. División; f. Blástula; g-n. gastrulación. Aquí se muestra la formación paralela de los sistemas alimentario y musculoesquelético. Imagen: Edelman, David et al

Tras casi 20 años de trabajo, ofrecemos una nueva hipótesis basada en la mecánica, la Geometría Embrionaria, para explicar el origen de la forma vertebrada, tanto durante el desarrollo como en el transcurso de la evolución. Este nuevo marco se presenta en la revista Progress in Biophysics & Molecular Biology [una muy recomendable lectura].

Cuando un óvulo fertilizado se divide, inicialmente forma una bola de células llamada blástula. La deformación mecánica de la blástula finalmente produce el embrión. Conforme proliferan las células que comprenden la blástula, la bola aumenta de volumen y área de superficie, alterando su geometría.

Mostramos cómo la blástula podría plausiblemente mantener la geometría de las ocho células originales producidas por las tres primeras divisiones del óvulo, finalmente definiendo los tres ejes del cuerpo vertebrado. Aunque los procesos celulares y moleculares juegan un papel claro en la determinación del destino y el comportamiento de las células, proponemos que es la deformación mecánica global de la blástula en crecimiento la que en gran parte se encarga de la forma vertebrada, tanto durante el desarrollo individual como en el curso de la evolución.

Nos fijamos en el cuerpo de los vertebrados principalmente como un producto de restricciones geométricas y principios de la mecánica, en lugar de únicamente como resultado de la acumulación de mutaciones fortuitas seleccionadas gradualmente con el tiempo. Creemos que este punto de vista ofrece un enfoque alternativo viable al problema de la complejidad biológica.

Por mucho que desafía la ortodoxia neodarwinista, es importante entender que nuestra opinión también representa una fuerte refutación de los argumentos de los diseños creacionista e inteligente basados en la noción de complejidad irreducible.

Examinando embriones

(Imagen ampliable) Organogénesis del cráneo. a-g. Morfogénesis del cráneo. Imagen: Edelman, David et al

Los anatomistas han sostenido durante mucho tiempo que se puede observar cómo la complejidad surge durante el desarrollo del embrión (embriogénesis). No obstante, a pesar de las detalladas descripciones de las etapas embrionarias de los principales tipos de animales, la evolución de la complejidad durante el desarrollo sigue siendo un misterio.

El biólogo evolucionista Stephen Jay Gould nos animó a uno de nosotros (S. Pivar) a buscar una posible solución a este problema. Por desgracia, años de intentos preliminares toparon con una fuerte oposición por parte de los defensores más ardientes de la visión neodarwinista.

Pero ahora, nuestro equipo de investigadores e ilustradores científicos de la Universidad de San Diego, Mount Holyoke College, el Evergreen State College y Chem-Tainer Industries, Inc., todos en Estados Unidos, explica la morfogénesis de los vertebrados, transmitida a través de ilustraciones esquemáticas detalladas, que proporciona una solución plausible a uno de los problemas más acuciantes en biología.

(Imagen ampliable) Sistema cardiovascular. a. Blástula; b. Crecimiento de la capa endodérmica; c. Separación de los precursores de venas y arterias; d-e. Comienzo de la gastrulación; f-h. Reensamblaje de la configuración de venas y arterias; i-k. Representación esquemática de la formación del corazón; l. Sistema cardiovascular completamente formado. Imagen: Edelman, David et al

En 24 imágenes, mostramos la formación de los sistemas musculoesquelético, cardiovascular, nervios y reproductivo a través de la deformación mecánica de patrones geométricos. Estas ilustraciones demuestran cómo el cuerpo vertebrado podría plausiblemente surgir de una sola célula, tanto durante la embriogénesis individual como en el curso de la evolución.

A pesar de que cualquier desafío a los dogmas neodarwinistas todavía se encuentra con una resistencia intensa, es alentador ver que un número cada vez mayor de los biólogos prominentes, más notablemente Denis Noble y James Shapiro, han comenzado a cuestionar el poder explicativo de la teoría neodarwinista para justificar del surgimiento de nuevas formas de organismos. En este sentido, creemos que la geometría embrionara puede ofrecer una posible solución. Por lo menos, esperamos que estimule la investigación de científicos a lo largo de una amplia franja de la biología.

(Imagen ampliable) Origen del sistema nervioso. a-c. Separación del primordio nervioso aferente y eferente; d. Gastrulación subductiva; e-g. Formación del cerebro; h. Ensamblaje del patrón nervioso aferente y eferente; i-l. Morfogénesis del cerebro. Imagen: Edelman, David et al

También estamos aplicando esta teoría más ampliamente. El embrión tiene una forma peculiar, con desconcertantes brotes que serían las extremidades y segmentos llamados somitas. Estamos considerando ahora la posibilidad de que estos perfiles sean formas transitorias resultantes de una especie de retracción o “recuperación elástica”, de las capas de tejido en la blástula. Este retroceso podría suceder después de expansiones de la blástula a lo largo de su línea media, liberándola de un estado de compresión. De corroborarse experimentalmente, esto representaría una importante adición a la explicación mecánica del desarrollo y la evolución del plan corporal de los vertebrados que ya hemos proporcionado.

Además, hemos completado recientemente un artículo sobre el origen de la forma de la flor y la fruta, que presentaremos para su publicación en breve. Puedes leer más sobre esto en nuestra página web.

* Artículo originalmente publicado en Elsevier.

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2017-02-02T13:51:41+00:00