Nuestro más reciente paper titulado: Sobre la relación entre el diseño y la evolución [1] publicado en el Journal Religions, hace una excelente cobertura del libro de Rope Kojonen La compatibilidad entre el la Evolución y el Diseño. Kojonen, un teólogo, tiene por objetivo armonizar la teoría de la evolución, dominante en la actualidad, con su versión del diseño inteligente. Pues bien, uno de los tópicos a considerar es la máquina molecular denominada: Flagelo Bacteriano. Kojonen cree que el Flagelo Bacteriano cuenta como evidencia de diseño de una manera que también encaja con la evolución. Es decir, piensa que el flagelo bacteriano es un poderoso indicador de diseño y que además es perfectamente compatible con la teoría de la evolución. Por lo tanto, no plantea ningun problema para su intento de unir "diseño" y "evolución" en un todo armonioso.
Mis coautores, Stephen Dilley, Brian Miller, Emily Reeves, y yo no estamos de acuerdo con Kojonen sobre eso y otras cosas, como hemos estado relatando en esta serie de papers [2]. Afirmamos lo siguiente:
"Nosotros argumentamos lo siguiente: El tipo de diseño que encierra el flagelo bacteriano es incompatible con la corriente principal de la teoría evolutiva. Esto perjudica el intento filosófico de Kojonen de armonizar "diseño" y "evolución". En efecto, la conjunción de "evolución y diseño" de Kojonen está en desacuerdo consigo misma: una de las conjunciones socava la otra. Es decir, el flagelo bacteriano proporciona evidencia de "diseño" de una manera que daña la "evolución".
Para iluminar este problema, empecemos por la explicación de complejidad irreductible:
Una definición inicial para aclarar ciertos puntos. En su libro de 1996, La caja negra de Darwin, el bioquímico Michael Behe define complejidad irreductible de la siguiente manera:
"En El Origen de las Especies, Darwin afirmó: 'Si se pudiera demostrar que existe algún órgano complejo que no haya podido ser formado por numerosas, sucesivas y ligeras modificaciones, mi teoría se derrumbaría por completo'. Un sistema que cumple con el criterio de Darwin es aquel que exhibe complejidad irreductible. Por complejidad irreducible me refiero a un solo sistema compuesto por varias partes bien emparejadas que interactúan y que contribuyen a la función básica, en la que la eliminación de cualquiera de las partes hace que el sistema deje de funcionar de forma eficiente. (Behe 1996, pág. 39)"
"Behe proporciona una ilustración de trampa para ratones la cual es útil en el siguiente sentido. Señala que la trampa para ratones es un sistema irreductiblemente complejo: se compone de cinco partes (una plataforma, un resorte, un martillo, un pestillo y un gatillo), cada una de las cuales es esencial para que la trampa funcione. Una ratonera con el 80% de las piezas no atrapa el 80% de los ratones. Sin un martillo, por ejemplo, la trampa no atrapa ratones. Simplemente no funciona. Todas las piezas deben estar en su lugar que la trampa funcione."
Un argumento positivo para el diseño
Por consiguiente, la definición de Complejidad Irreductible [CI], tal como la establece Behe, es un problema para la teoría de Darwin. Entonces surge la pregunta, ¿por qué el diseño inteligente lo explica mejor?
"El argumento más amplio de Behe es que los sistemas de CI se explican mejor por una mente que por procesos físicos sin mente. Sabemos que, a través de repetidas experiencias, los agentes inteligentes crean sistemas irreduciblemente complejos: pueden estar formados por un arreglo de partes de tal manera que cumplan una función particular, como una radio para captar ondas sonoras o una nave espacial para lanzarla al espacio. Al contrario, sabemos que los procesos físicos escalonados, como la selección natural, deben avanzar hacia una función inmediata (o de lo contrario deambulan estocásticamente, o tal vez incluso fracasan). Para que un proceso como la selección natural construya alguna característica nueva, cada paso debe conferir una ventaja funcional que mejore la supervivencia y reproducción del organismo. De no ser así, el paso es ciego a la selección natural, y no hay forma selectiva de transmitir el rasgo a la siguiente generación. Por lo tanto, en la experiencia humana, los procesos naturales graduales no producen sistemas de CI, pero los agentes inteligentes sí. Entonces, concluimos que la explicación para el origen de los sistemas irreductiblemente complejos tiene mejores bases teóricas en el diseño inteligente."
La "Belleza Divina" del Flagelo Bacteriano
Por supuesto que el ejemplo más famoso de complejidad irreducible es el flagelo bacteriano. Se lo presentamos con su impresionante complejidad:
"De muchos ejemplos de complejidad irreducible que cita Behe, el más destacado es el flagelo bacteriano. Este órgano es un "verdadero motor rotativo" (Minnich y Meyer 2004) que impulsa una bacteria a través del líquido haciendo girar rápidamente una cola en forma de látigo. Funciona muy parecido a un motor fuera de borda.
El biólogo de Harvard Howard Berg ha considerado que el flagelo bacteriano es "la máquina más eficiente del universo" (citado en Dembski 2004, pág. 324). No es difícil ver por qué. Es una verdadera máquina que tiene entre 35 y 40 partes de proteínas, cada una de las cuales tiene su función individual, y que juntas realizan una función integrada, completa con memoria a corto plazo, auto ensamblada y una eficiencia que supera la ingeniería humana. El flagelo tiene un motor rotativo de protones de alta eficiencia que funciona a una velocidad de hasta 100.000,00 RPM. Es una de las máquinas moleculares con mejor comprensión en el mundo científico. (Minnich y Meyer 2004).
5.2.2. La lógica de la ingeniería del flagelo bacteriano
La lógica de ingeniería del flagelo bacteriano ha sido detallada por el ingeniero e informático Waldean Schulz (2021a, 2021b, 2021c). Ha demostrado que la propulsión rotativa requiere varios sistemas estrechamente integrados: un motor flagelar y un filamento, mecanismos de entregas de piezas, un proceso de ensamblaje y un sistema de navegación. Cada uno es esencial para que el flagelo funcione, cada uno está compuesto por múltiples proteínas y cada una debe cumplir con restricciones muy estrictas dictadas por una lógica de diseño general.
Los subsistemas del flagelo incluyen:
- Un motor rotativo con estatores que generan un mayor par en entornos más viscosos utilizando una estrategia de respuesta adaptativa ingeniosamente diseñada. El motor también tiene un embrague para suspender la propulsión cuando sea necesario y ventajoso (National Science Fundation 2008; Guttenplan et al. 2010).
- Un filamento similar a una hélice (Ikeda et al. 1996).
- Los procesos de mantenimiento del motor y del filamento (Schuhmacher et al. 2015; Ribardo et al. 2019; Zhuang y Lo 2020).
- Un proceso de ensamblaje que incorpora una puerta de exportación que mueve las proteínas diana [3] fuera de la bacteria en la cantidad correcta en el momento adecuado para construir el anzuelo y el filamento (Waters et al. 2007; Minamino et al. 2014; Tan et al. 2021).
- Procesos que suspenden operaciones y expulsan proteínas flagelares en ambientes amenazantes o en ambientes con bajos nutrientes como una forma de gestionar riesgos. (Ferreira et al. 2019; Nedeljkovic et al. 2021).
- Navegación quimiotáctica que emplean sensores que envían una señal química al motor para que cambie de dirección cuando la bacteria se mueve en una dirección que no es favorable (Hamadeh et al. 2011; Othmer et al. 2013).
Se ha escrito numerosos articulos sobre el ingeniero de cada uno de estos mecanismos, algunos de los cuales incluso han servido como modelos para la innovaciín humana (Mohammadi et al. 2017; Jiang et al. 2021; Tachiyama et al. 2022). Un biólogo observó que, " ... el flagelo está bien diseñado y bellamente construido por un camino de ensamblaje ordenado, que incluso yo, que no soy creacionista, tengo una sensación impresionante de su 'belleza divina' (Aizawa 2009)"
Problemas para los modelos Darwinianos
Pero ¿plantea el flagelo bacteriano un desafío a las explicaciones darwinianas estándar?
Sostenemos que sí, y este punto es reconocido incluso por Ronen Kojonen, que es un crítico reflexivo:
"La biología comparativa y los experimentos Knockout [4] en el flagelo, ambos, muestran que requiere de muchas partes proteicas coordinadas para funcionar (Mcnab 1987; Pallen y Matzkie 2006). Una máquina de esta complejidad, en la que todas las partes esenciales deben estar en su lugar antes de cualquier función, requiere una explicación. Kojonen ve el poder del argumento de Behe:
"Dado que la función central de la complejidad irreducible emerge solo después de que todas las partes necesarias están en su lugar, por lo tanto, no puede evolucionar de forma plausible. Después de todo, la selección natural no puede seleccionar para una función que emerge sólo después de que todas las partes están en su lugar, porque la selección no puede mirar hacia el futuro. En cambio, la evolución gradual de las partes de un sistema como el flagelo tendría que ser favorecida por la selección natural por alguna otra razón, no por aumentos en la movilidad." (Kojonen, 2021, pág. 116-17)
Además, Kojonen reconoce que incluso la afirmación de la evolución "indirecta" del flagelo bacteriano se enfrenta a graves desafíos e incluso requeriría alguna medida de "serendipia" [5]:
Behe admite que un sistema irreductiblemente complejo podría, en principio, evolucionar de la manera directa, pero con técnica y estilo, como muchos de los críticos de Behe le han señalado. Sin embargo, afirma que, a medida que aumenta la complejidad del sistema, disminuye la probabilidad de tales explicaciones evolutivas. Por otra parte, debido a que las proteínas deben encajar entre sí, las partes deben modificarse antes de cumplir la nueva función. Por lo tanto, las partes análogas que desempeñan otras funciones en otros sistemas no pueden aliviar la complejidad irreductible del nuevo sistema; el enfoque cambia de "hacer" los componentes a "modificarlos" (Behe 2006, pág. 112.13). Orr (1996), que por lo demás es crítico con el trabajo de Behe, sorprendentemente está de acuerdo con esta crítica: "podríamos pensar que algunas de las partes de un sistema irreductiblemente complejo evolucionaron paso a paso para algún propósito y luego fueron reclutadas al por mayor para una nueva función. Pero también es poco probable. De ser así, también se puede esperar que la mitad de la transmisión de su automóvil de repente ayude en el departamento de bolsas de aire. Tales cosas pueden suceder muy, muy raramente, pero seguramente no ofrecen una solución general a la complejidad irreducible". Aquí, la apelación a nuestra existencia humana común de diseñar cosas apoya la inferencia de crear un orden teleológico complejo es difícil. De hecho, hay bastante serendipia en partes útiles para un propósito que son tan fácilmente adaptables a otro rol. (Kojonen 2021, pág. 117-18)
Ahora bien, Kojonen no considera que la complejidad irreductible del flagelo sea un obstáculo para los modelos evolutivos. Al igual que muchos críticos de Behe, invoca la cooptación como un posible mecanismo de cómo evolucionó el flagelo a través de una vía evolutiva indirecta. Abordaremos ese modelo de evolución en detalle en una publicación posterior, pero por ahora es vital apreciar la complejidad de múltiples subsistemas del flagelo y cómo esto plantea un gran desafío para su evolución:
"Recordemos la afirmación anterior de Kojonen de que la cuestión "crucial" relativa a la evolución de las proteínas gira en torno a las "mutaciones", incluyendo el número, el tiempo y la velocidad necesarios para pasar de una proteína funcional a otra. El reto aumenta drásticamente cuando se evalúa el origen de incluso uno de los subsistemas flagelares esenciales. Por ejemplo, sin duda, se requerirían muchas mutaciones para la "evolución" del sistema de navegación del flagelo (también conocido como quimiotaxis). Para producir un sistema funcional que proporcione una ventaja al organismo, todas estas mutaciones tendrían que ocurrir simultáneamente, similar a un milagro, o cada mutación (o conjunto de mutaciones) tendría que conferir una ventaja funcional (o al menos no infligir ningún daño) en cada paso hacia un sistema completamente operativo. Cabe destacar que las proteínas que componen el sistema de navegación no tienen ningún otro propósito en la bacteria, ni se parecen mucho a ninguna otra proteína. Un sistema de propulsión/navegación parcialmente materializado, por otro lado, no sería "neutral" sino más bien desventajoso para la célula, dado que la producción de proteínas malformadas a algún sistema no funcional requeriría energía para producirse, pero no proporcionaría ningún beneficio compensatorio. De hecho, debido a que las partes o proteínas inútiles no proporcionan ninguna ventaja al organismo, es probable que se degraden rápidamente si no se eliminan (Gauger et al. 2010)."
Una vez más, en una publicación de seguimiento evaluaremos los intentos de explicar la evolución del flagelo a través de cooptación/exaptación/evolución indirecta y mostraremos por qué chocan con muchos problemas graves, incluso fatales, entre los que se encuentra la dificultad de evolucionar nuevas proteínas que Brian Miller ha elaborado. [6]
Por ahora, espero que quede claro que el esfuerzo de de Kojonen por armonizar la evolución y el diseño (tal y como él lo concibe) no es tan fácil en el caso del flagelo bacteriano. En efecto, Kojojen quiere describir el flagelo bacteriano como diseñado, pero también quiere ignorar el hecho de que el tipo de diseño que muestra (complejidad irreducible) plantea un problema importante para la evolución. Por lo tanto, quiere unir diseño y evolución, pero solo dejando de lado algunas de las características principales del flagelo. Esto descarrila notablemente su intento de reconciliación.
Casey Luskin
Director asociado y senior fellow para el Centro por la Ciencia y la Cultura.
Es un geólogo y abogado, con grados en ciencia y leyes. Tiene un PhD en Geología un BS y un MS en Ciencias de la Tierra.
Artículo original en: Want to Harmonize Evolution and Design? | Evolution News
[3] Target protein - Wikipedia [Proteínas Diana]
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