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Calculando las probabilidades de que la vida comenzara por azar mayo 5, 2009

Posted by Manuel in astronomia, biologia, ciencia, creacionismo, diseño inteligente, divulgación científica, escepticismo, evolucion, geología, microbiologia, mutaciones, origen de la vida, paleontología.
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azar

Visto en Ciencia Kanija

Mucha gente, tal vez la mayor parte, odian la idea de que la vida pueda depender de procesos aleatorios. Es una tendencia humana buscar significado y, ¿qué podría tener más significado que la creencia de que nuestras vidas tienen un propósito superior, que toda la vida está, de hecho, guiada por una inteligencia suprema que se manifiesta a sí misma incluso al nivel de las moléculas individuales?

Los defensores del diseño inteligente creen que los componentes de la vida son tan complejos que no sería posible producirlos a través de un proceso evolutivo. Para apoyar su argumento, calculan las posibilidades de que una proteína específica pueda ensamblarse por azar en el entorno prebiótico. Las probabilidades contra tal ensamblaje por azar son tan astronómicamente inmensas que una proteína requerida para que se iniciara la vida posiblemente no podría haberse ensamblado por azar en la joven Tierra. Por tanto, continúa el argumento, la vida debe haber sido diseñada.

No es mi propósito argumentar contra esta creencia, pero el diseño inteligente usa una herramienta de la ciencia – la estadística o cálculo de probabilidades – para hacer tal mención, por lo que usaré otra herramienta de la ciencia, que es proponer una hipótesis alternativa y probarla. En las células vivas, la mayor parte de los catalizadores son enzimas proteínas, compuestas de aminoácidos, pero en la década de 1980 se descubrió otro tipo de catalizador. Estas moléculas de ARN compuestas de nucleótidos son actualmente conocidos como ribozimas. Debido a que una ribozima puede actuar como catalizador y portador de información genética en su secuencia de nucleótidos, se ha propuesto que la vida pasó a través de una fase de Mundo de ARN que no requería ADN y proteínas.

Para el propósito de la columna de hoy, abordaré el cálculo de probabilidades de que una ribozima específica se ensamblase por azar. Supongamos que la ribozima tiene 300 nucleótidos de largo, y que cada posición podría estar cubierta por cualquiera de los cuatro nucleótidos presentes. Las probabilidades de que se ensamble tal ribozima son de 4 elevado a 300, un número tan grande que tal vez no se diera por azar ni siquiera una vez en 13 000 millones de años, la edad del universo.

¡Pero la vida se inició! ¿Podría ser que no estemos saltando algo?

La respuesta, por supuesto, es sí, lo estamos haciendo. El cálculo asume que una ribozima específica debe sintetizarse para que se inicie la vida, pero no es esta la forma en que funciona. En lugar de esto, vamos a hacer la plausible suposición de que un número enorme de polímeros aleatorios se sintetizan, los cuales están sujetos a la selección y evolución. Esta es la hipótesis alternativa, y podemos probarla.

Ahora voy a recordar un experimento clásico de David Bartel y Jack Szostak, publicado en la revista Science en 1993. Su objetivo era ver si un sistema completamente aleatorio de moléculas podía pasar por la selección de tal forma que especies definidas de moléculas surgieran con propiedades específicas. Empezaron sintetizando muchos billones de moléculas distintas de ARN de unos 300 nucleótidos de largo, pero los nucleótidos eran todos de secuencias aleatorias. Los nucleótidos, por cierto, son monómeros de los ácidos nucleicos ADN y ARN, así como los aminoácidos son monómeros, o subunidades, de las proteínas, y hacer secuencias aleatorias es fácil con los métodos de la biología molecular moderna.

Razonaron que enterrados entre esos billones habría unas pocas moléculas catalíticas de ARN llamadas ribozimas que catalizarían una reacción de unión, en la que una hebra de ARN se vincula a otra. Las hebras de ADN a ligarse quedaban fijadas en pequeñas cuentas en una columna, y luego fueron expuestas a los billones de secuencias aleatorias simplemente liberándolas de la columna. Este podría obtener cualquier molécula de ARN que tuviese la mínima capacidad de catalizar la reacción. Entonces amplificaron esas moléculas poniéndolas de nuevo para una segunda ronda, repitiendo el proceso durante 10 rondas. Hay que mencionar que es la misma lógica básica que los criadores usan cuando seleccionan una propiedad tal como el color de un perro.

Los resultados fueron sorprendentes. Tras sólo cuatro rondas de selección y amplificación comenzó a verse un incremento de la actividad catalítica, y tras 10 rondas el índice era 7 millones de veces más rápido que el índice no catalizado. Incluso fue posible observar evolución en el ARN. Los ácidos nucleicos pueden separarse y visualizarse mediante una técnica llamada electroforesis de gel. La mezcla se pone sobre un gel entre dos placas de vidrio y se aplica un voltaje. Las moléculas pequeñas viajan más rápido a través del gel, y las más grandes se mueven más lentamente, por lo que quedan separadas. En este caso, las moléculas de ARN con una longitud específica producen una banda visible en el gel. Al inicio de las reacciones no podía verse nada, debido a que todas las moléculas eran diferentes. Pero con cada nuevo ciclo aparecían nuevas bandas. Algunas llegaron a dominar la reacción, mientras que otras se extinguieron.

Los resultados de Bartel y Szostak han sido repetidos y extendidos por otros investigadores, y demostraron un principio fundamental de la evolución a nivel molecular. Al principio del experimento, cada molécula de ARN era distinta del resto debido a que fue ensamblada por un proceso de azar. No había especies, sólo una mezcla de moléculas distintas. Pero entonces se impuso un obstáculo selectivo, una reacción de ligado que sólo permitía que sobrevivieran ciertas moléculas y se reprodujeran enzimáticamente.

En unas pocas generaciones empezaron a emerger grupos de moléculas que mostraban una función catalítica cada vez mejor. En otras palabras, las especies de moléculas surgieron de esta mezcla aleatoria en un proceso evolutivo que refleja fielmente la selección natural que Darwin esbozó para poblaciones de animales superiores. Estas moléculas de ARN se definen por la secuencia de bases en sus estructuras, lo cual causó que se plegaran en conformaciones específicas que tenían propiedades catalíticas. Las secuencias fueron, básicamente, análogas a los genes, debido a que la información que contenían se pasaba entre generaciones durante el proceso de amplificación.

El experimento de Bartel y Szostak refuta de forma directa el argumento de que las probabilidades se acumulan contra el origen de la vida por procesos naturales. La ineludible conclusión es que la información genética puede, de hecho, surgir a partir de una mezcla de polímeros aleatorios, siempre que las poblaciones contengan un gran número de moléculas poliméricas con secuencias de monómeros variables, y una forma de seleccionar y amplificar una propiedad específica.

Terminaré con una cita de Freeman Dyson, físico teórico de la Universidad de Princeton que también disfruta pensando sobre el origen de la vida:

Tenías lo que yo llamo el modelo de la bolsa de basura. Las células iniciales eran poco más que pequeñas bolsas de algún tipo de membrana celular, la cual podría haber sido oleosa o un óxido de metal. Y dentro tenías una colección más o menos aleatoria de moléculas orgánicas, con las características de que las moléculas pequeñas podrían difundirse hacia dentro a través de la membrana, pero las moléculas grandes no podían salir a fuera. Al convertir las moléculas pequeñas en grandes, podías concentrar el contenido orgánico dentro interior, por lo que las células se harían más concentradas y la química se haría gradualmente más eficiente. Por lo que estas cosas podrían evolucionar sin ningún tipo de replicación. Es simple herencia estadística. Cuando una célula se hace tan grande que puede partirse por la mitad, o puede desprenderse de una mitad, mediante alguna perturbación tormentosa o ambiental, entonces podría producir dos células que serían sus hijas, las cuales heredarían, más o menos, pero sólo estadísticamente, la maquinaria química interna. La evolución podría funcionar bajo esas condiciones.

El Diseño Inteligente a examen marzo 1, 2009

Posted by Manuel in ateismo, biologia, ciencia, creacionismo, diseño inteligente, divulgación científica, educación, escepticismo, microbiologia, mutaciones, origen de la vida, pseudociencia, religión.
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En muchas ocasiones el diseño inteligente (DI) y el creacionismo de la Tierra joven (literalistas bíblicos o YECs) se han asociado como un mismo movimiento. Sin embargo técnicamente esto no es así aunque los YECs han hecho todo lo posible para que ambas cosas sean asumidas como tales y los seguidores del DI no han gastado demasiadas energías en desmarcarse de los YECs. De hecho el DI tuvo la oportunidad de presentarse como una enseñanza en clase de ciencias, pero sus propuestas pseudocientíficas junto con los libros con los que pretendía explicar la asignatura, que eran equivalente a los que los YECs presentaron años antes (ver Of panda and peoples (1) y
Of panda and peoples (2)) les ha cerrado las puertas de la enseñanza en escuelas públicas.

Aquí cabe dos preguntas, ¿qué proclama el DI? y ¿porqué digo que el DI no es una ciencia?.

La verdad es que lo que proclama el DI depende bastante de a quien leas. Apoyando al DI hay YECs y también hay evolucionistas teístas. Los primeros apoyan el concepto de la Tierra de 6.000 años y la interpretación literal de la Biblia, mientras que los segundos huyen de estos planteamiento y apoyan una evolución con ciertas “intervenciones sobrenaturales”. Lo más “curioso” es la escasez de biólogos dentro del DI, y un apoyo por parte de abogados o matemáticos tal y ya mostré aquí y aquí.

Los primeros proponen que la evolución promueve una concepción atea del mundo y, por lo tanto, debe ser rechazada por los creyentes en Dios. En un documento interno del “Discovery Institute”, un importante partidario del DI redactó un documento “cuña”, que en su origen fue un memorando interno (que llegó a Internet), en el que se describen metas a 5, 10 y 20 años para influir en la opinión pública, desbancar el materialismo ateo y reemplazarlo por un “entendimiento en términos generales teísta de la naturaleza”. Por tanto, aunque el DI se presente como una teoría científica no nació de la tradición científica.

Su segunda propuesta afirma que la evolución es fundamentalmente fallida, ya que no puede explicar la intrincada complejidad de la naturaleza. Este argumento no es más una adaptación del pensamiento de Paley expresado en lenguaje de la bioquímica, la genética y las matemáticas.

El último argumento es quizás el más curioso de todos desde el punto de vista científico. Se podría llamar el “apoyo por eliminación”. Dado que la evolución es incapaz de explicar la complejidad irreducible (en realidad no lo es), debe de existir un diseñador inteligente. Cómo tu teoría no es correcta debe de serlo la mía. Esto vuelve a demostrar por qué el DI no puede ser considerado una ciencia. El argumento“como tu teoría no es correcta, la mía debe de ser cierta”, es falaz y pseudocientífico ya que en ciencia hay que demostrar experimentalmente los modelos que se plantean, reunir evidencias a su favor y hacer predicciones a partir del modelo propuesto que tienen que ser comprobadas más adelante.

Eso sí, los seguidores del DI se cuidan mucho de no especificar quién es el diseñador, pero la perspectiva cristiana de la mayoría de los líderes del movimiento sugiere implícitamente que esta fuerza que falta vendría a ser Dios mismo.

Por este blog han pasado diferentes personas que han mostrado su apoyo al DI. Al igual que hace poco examinamos al creacionismo YEC, con escasa respuesta por parte de éstos (el silencio les delata), aquellos que defienden que el DI es una teoría científica capaz de plantear un modelo que explique el origen de la vida y de la biodiversidad de nuestro planeta tiene aquí un canal de comunicación abierto para contestar preguntas tales como:

(i) ¿Es el DI una teoría científica?. Si es así, ¿cuáles son las observaciones experimentales en las que se sustenta?, ¿qué predicciones realiza?, ¿qué experimentos sugiere para su verificación?

(ii) ¿Cuál es el mecanismo mediante el cuál las intervenciones sobrenaturales postuladas dan lugar a la complejidad?.

(iii) Behe propone que los organismos primitivos habían sido “precargados” con todos los genes que fueran eventualmente necesarios para el desarrollo de las complejas máquinas moleculares de multicomponentes que él considera irreductiblemente complejas. Esos genes podrían ser despertados en el momento adecuado cientos de millones de años más tarde, cuando fueran necesarios. ¿Dónde están esos genes?. Hasta la fecha no se ha encontrado nada parecido en los genomas estudiados. ¿Cómo han sobrevivido a la acumulación de mutaciones producidas en un tiempo tan largo?.

(iv) Los ejemplos de complejidad irreducible, ¿son realmente irreducibles?. Los ejemplos aportados hasta ahora como por ejemplo el flagelo bacteriano o la cascada de la coagulación sanguínea están formado por “piezas” que pueden funcionar por sí solas. El conocimiento de las secuencias de los genomas está transformando lo desconocido, que era catalogado como irreducible, con algo conocido y no irreducible. Así la ciencia en estos momentos ya puede aportar 3 ejemplos de estructuras que se ajustan a la definición de irreducible de Behe y que muestran signos claros de cómo podrían haber sido ensamblados por la evolución en un proceso gradual. Estos son (1) la cascada de coagulación de la sangre humana, (2) el ojo y (3) el flagelo bacteriano. Por tanto la frase de Darwin “si se pudiese demostrar que existe algún organismo complejo que no se hubiera podido formado definitivamente a partir de varias, sucesivas y ligeras modificaciones, mi teoría se desmoronaría totalmente” puede completarse con lo que el mismo dijo hace ya 200 años “pero no puedo encontrar ni un solo caso así”.

(v) Parece ser que el creador interviene cada cierto tiempo, a intervalos regulares, como reparador de inadecuaciones de su propio plan. Cabría preguntarse ¿lo sigue haciendo hoy día?, ¿bajo qué criterios?, ¿cuál ha sido la última estructura que ha sido creada?

(vi) ¿Cómo explica el origen de la vida el DI?, ¿cómo explica el origen de la biodiversidad de la que disfruta nuestra planeta?

(vii) ¿Cuál es el origen de la especie humana?

(viii) ¿Quién es el diseñador?, ¿por qué el diseño es ineficaz y necesita de nuevas intervenciones?

(ix) Las intervenciones “sobrenaturales”, ¿se producen al azar para ir mejorando las especies?. ¿Eso significa que las especies más evolucionadas tienen estructuras muchos más eficientes que las menos evolucionadas?

Aquí hay materia más que suficiente para el debate. Acabo este artículo con dos reflexiones de sendos científicos. El primero es Francis S. Collins, uno de los “padres” del proyecto genoma humano, premio príncipe de Asturias de investigación científica, el otro es William Demski, modelador matemático y uno de los líderes del movimiento DI.

F: Collins en su obra “¿Cómo habla Dios” afirma: “Superficialmente, las objeciones que expone el movimiento el DI contra la evolución darwiniana parecen convincentes, y no es de sorprender que los legos, especialmente aquellos en busca del papel de Dios en el proceso evolutivo, hayan abrazado estos argumentos cálidamente. Pero si la lógica realmente tuviera méritos en terrenos científicos, uno esperaría que tropas de biólogos en activo también mostraran interés en perseguir estas ideas, sobre todo porque una cantidad importante de biólogos también son creyentes. Sin embargo, esto no ha sucedido y el DI continúa siendo una actividad marginal con poca credibilidad dentro la comunidad científica dominante”.

William Dembski advierte: “El DI no se debe convertir en una noble mentira para derrotar puntos de vistas que consideramos inaceptables. Más bien, el DI necesita convencernos de su verdad con base en sus méritos científicos”. En otra declaración añade: “Si se pudiera demostrar que sistemas biológicos maravillosamente complejos, elegantes e integrados, como el flagelo bacteriano, se podrían haber formado mediante un proceso gradual darwiniano (y que por tanto, su complejidad específica es una ilusión), entonces el DI sería refutado en sus principios básicos de que no es necesario invocar causas inteligentes indirectas. En este caso la navaja de Occam acabaría con el DI con facilidad”.

Lo triste para Dembski es que si evaluamos la información científica publicada en la actualidad podemos ver que estos datos ya están disponibles, y que los pretendidos espacios que el DI intenta llenar con Dios están siendo llenados con los avances de la ciencia.

El creacionismo en Internet abril 10, 2008

Posted by Manuel in ciencia, educación, evolucion, mutaciones.
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Esta herramienta con la tan a menudo trabajos, Internet, ha servido también como trampolín del creacionismo a lo largo y ancho del planeta. Pero eso también ha provocado una respuesta de aquellos que no nos gustan las teorías pseudocientíficas movidas por fundamentalistas. Buceando en la red encontrareis blogs de todo tipo y material informático que trata prácticamente de cualquier tema, sea legal o ilegal, lícito o ilícito.

Entre esos materiales abundan vídeos más o menos currados para intentar explicar de una forma más o menos clara los fundamentos de la evolución y responder así a las difamaciones que constantemente promulgan los creacionistas.

Hoy pongo tres ejemplos:

Uno sobre los fósiles de “especies intermedias” (http://es.youtube.com/watch?v=d9WTZQzQ6GA), otro sobre el concepto del azar en la evolución (http://es.youtube.com/watch?v=DHkMHRDAOlA) y por último uno que resume como funciona la evolución (http://es.youtube.com/watch?v=SeTssvexa9s)

Espero que los disfruteis. Yo me marcho unos días a un congreso, en que se va a hablar mucho de evolución en bacterias. Intentaré mandar alguna noticia novedosa a la vuelta. Esto días dejo el blog en buenas mano, Gonn intentará mandar algún post de interés. Sed buenos.