Lessons From A Broken Brain

febrero 25, 2011

The term ‘phrenology’ conjures up images of nineteenth century medics examining bumps on people’s heads as a means of enciphering key aspects of their character (1).  The arch-phrenologist was a man by the name of Franz Josef Gall whose suggestion that “mental faculties might be reflected in the shape of the brain, and hence the skull” kept many a head-feeler on the look out for supportive evidence (1).  But soon recognized for the fraud that it was, phrenology lost traction as a discipline worthy of attention by any serious-minded medical practitioner (1).

Between 1861 and 1874 however the French anatomist Pierre-Paul Broca and German physician Carl Wernicke brought respectability to the idea of functional compartmentalization within the brain by showing how the aphasias—disorders that adversely reduce the capacity for language and speech be it in verbal articulation or comprehension—were attributable to lesions in the left frontal and temporal lobes (2).  Broca’s area is located just in front of another region that brings about motor movements of speech in the face, tongue, lips, palate and vocal chords (2).

Several high profile cases of sustained head injuries that were followed by long-term distortions of personality and behavior stand out in the history of western medicine (3).  On the 13th of September, 1848, the skull of an American railroad foreman by the name of Phineas Gage was pierced by a 3 cm tamping iron as he worked with explosives to level the land prior to laying down railway tracks (3,4).  The description of what followed fits more with what one might expect from a fist blow to the face than a full-force lesioning of the brain:

“Gage was momentarily stunned but regained full consciousness immediately thereafter.  He was able to talk and even walk with the help of his men” (3)

But to those who knew him well there was an observably dramatic change in personality that would in time drive a rift between him and others whose social connection he had once enjoyed.  Cognitive experts recount how the abundance of profanity in his speech and the blatant disregards for “social conventions” were at the apex of personality changes that would mar relationships for the remaining 12 years of his life (3,4).  In short, Gage had become somewhat of a societal hellion.

Although poorly appreciated at the time, the psychological manifestations so apparent in the Gage case offered an unprecedented opportunity to understand the brain’s functional ‘division of labor’ (3,4).  When the husband and wife neurology team of Antonio and Hanna Damasio from the University of Southern California and their entourage of prominent neurologists secured access to Gage’s skull in the 1990s, they painstakingly worked to deduce the likely trajectories of the tamping iron (3).  What they found correlated well with the observations made at the time of the accident.  While the Broca area and the motor cortices of the brain had remained intact, the left hemispherical frontal lobe- the center of “emotional processing and social cognition and behavior”- had been irremediably damaged (3).  Devotees of British Royal Family history may at once see the resemblance between the Gage case and that of Henry VIII whose jousting mishaps are believed to have transformed him from “sporty, promising, generous young prince” to “cruel, paranoid and vicious tyrant” in his later years (5).

There clearly exists a healthy fascination amongst the general public over medical cases such as Gage that yield crucial information on what exactly goes on under our skulls.  An eight-page long dissection of the life of one Henry Molaison in the popular magazine Esquire for example laid out the bare bones of, what has been touted as “the most important brain-research subject of our time” (6).  At the tender age of seven Molaison suffered a bicycling collision that created a deep gash in his forehead and set in motion a lifetime of epileptic seizures (6).  Desperate for a solution, Molaison’s parents sought the aid of a neurosurgeon by the name of William Beecher Scoville who in 1953 removed Molaison’s entire hippocampus on the grounds that this seahorse-shaped organ had been loosely implicated in epilepsy (6).  In so doing they created in Molaison the “exactness of a planned experiment” for studying memory dysfunction.  Molaison’s life was irretrievably blemished by severe short term memory loss and thus became a closely-guarded ‘template’ for studying psychiatric disease (6).

Epilepsy was also at the heart of Nobel Prize winner Roger Wolcott Sperry’s experiments that would ultimately uncover the brain’s hemispherical partitioning (7).  During the 1960s the physical severing of the corpus callosum, a neurological bridge of sorts that links the brain’s left and right side, through a procedure called a commissurotomy became the most effective treatment for epileptic patients (7,8).  In effect such a drastic removal restricted the spread of the ‘neurological storm’ that so devastatingly characterizes epileptic seizures (7).  But earlier studies with animals produced some striking observations that suggested a role for the corpus callosum in inter-hemispheric memory transfer (8).  In the words of one of Sperry’s students: “restriction of sensory input to one brain half in commissurotomized animals was shown to limit the learning of various tasks to that hemisphere” (8).  Such animals required that each side of the brain be trained independently on how to perform rudimentary tasks (8).

Commissurotomies in humans also exposed the preferential task-weighting of each hemisphere.  The left half was found to be superior to the right in “tasks involving analytical, sequential, and linguistic processing” while the right performed better in “wholistic, parallel, and spatial abilities” (8).

Data on functional mapping of the brain has emerged from a number of different lesion types.  While being somewhat informative brain tumors are, in the assessment of the late behavioral neurologist Norman Geschwind, of dubitable value simply because they exert long range effects across numerous regions of the brain (2).  Penetrative blows like that suffered by Phineas Gage can often be similarly befuddling due to imprecise documentation on trajectories and inaccurate post-mortem evaluations (2).  According to Geschwind the most informative data has come from patients who have experienced blood vessel occlusion- blood flow deficiencies that allow clinicians to tie functional loss with very precise regions of the brain (2).

The molecular revolution has also brought about a deeper understanding of many of the cellular processes that characterize our psychological experiences.  Fear is a case in point.  The fear response center of the brain, the amygdala, is divided into a Central (CA) and Lateral (LA) Nucleus each of which respectively controls the expression of conditioned and unconditioned fear (9).  Fear conditioning is the process by which the brain learns to associate an unpleasant stimulus, say an electric shock, with a particular setting or context.  The CA is divided into two neuron subdivisions: (i) the CEm that drives the output of conditioned fear by orchestrating appropriate “autonomic and motor responses” such as physical ‘freezing’ and (ii) the CEI that regulates the CEm output (9). 

The molecular basis for CEI-based regulation has been dissected and found to correlate with the activity of an enzyme called PKC-delta (10).  PKC-delta expression is observed in approximately half of the CEI neurons, in agreement with data that point to two distinct types of CEI cell populations that either do or do not confer (CEI-on or CEI-off) an inhibitory effect on CEm in response to the ‘tone’ of conditioned fear (9,10).  Viral tracing has thrown into clear view the existence of a negative feedback loop between CEI-on and CEI-off cells (10).  Such results hint at one possible avenue for therapeutic treatments of anxiety disorders that might involve targeting specific cell populations within the brain (11).

The most glaring revelation of modern neuroscience has to be that none of our cerebral faculties act in isolation.  The responses I have outlined above feed off each other in interconnected circuits that shape our experiences and mold how we interface with the outside world.  It is of course a tragedy of the highest order that disease and adversity are the costs that some have had to pay for our ever-deepening knowledge of our inner-wiring. But one can take at least some comfort in knowing that it is through the brain’s broken state that we have garnered some of the greatest insights on the functional architecture of this remarkable organ.
 
Further Reading

  1. Helen Power (2001) Mapping Speech, appears in The Science Book, ed. Peter Tallack, Weidenfeld And Nicolson Publishers, London, p.182
  2. Norman Geschwind (1970) The Organization Of Language And the Brain, Science, Vol 170, pp.940-944
  3. Hanna Damasio, Thomas Grabowski, Randall Frank, Albert M. Galaburda and Antonio R. Damasio (1994) The return of Phineas Gage: clues about the brain from the skull of a famous patient, Science, Vol. 264, pp.1102
  4. Thomas C. Neylan (1999) Frontal Lobe Function: Mr. Phineas Gage’s Famous Injury, J. Neuropsychiatry Clin Neurosci, Vol 11, pp.280-281, See http://neuro.psychiatryonline.org/cgi/content/full/11/2/280
  5. Michael McCarthy (2009) The jousting accident that turned Henry VIII into a tyrant, The Independent, Saturday, 18 April 2009, See http://www.independent.co.uk/news/uk/this-britain/the-jousting-accident-that-turned-henry-viii-into-a-tyrant-1670421.html
  6. Luke Dittrich (2010) The Brain That Changed Everything, Esquire, October 25th, 2010, See http://www.esquire.com/features/henry-molaison-brain-1110
  7. The ‘Split Brain’ Experiments, See www.nobelprize.org
  8. Theodore Voneida, The National Adademies Press, Biographical Memoirs, Roger Wolcott Sperry, August 20, 1913 — April 17, 1994, See http://www.nap.edu/html/biomems/rsperry.html
  9. Ciocchi S, Herry C, Grenier F, Wolff SB, Letzkus JJ, Vlachos I, Ehrlich I, Sprengel R, Deisseroth K, Stadler MB, Müller C, & Lüthi A (2010). Encoding of conditioned fear in central amygdala inhibitory circuits. Nature, 468 (7321), 277-82 PMID: 21068837
  10. Haubensak W, Kunwar PS, Cai H, Ciocchi S, Wall NR, Ponnusamy R, Biag J, Dong HW, Deisseroth K, Callaway EM, Fanselow MS, Lüthi A, & Anderson DJ (2010). Genetic dissection of an amygdala microcircuit that gates conditioned fear. Nature, 468 (7321), 270-6 PMID: 21068836
  11. Megan Scudellari (2010) How fear flows through the mind, The Scientist, 10th November, See http://www.the-scientist.com/news/display/57802/

On Numeracy, Bacterial Nanowires And Electrical Circuits

diciembre 6, 2010

Our local library is all abuzz these days over a traveling exhibition that chronicles the life and works of America’s grand statesman, philanthropist and polymath Benjamin Franklin.  The tercentenary exhibition, bearing the title In Search Of A Better World, began in 2008 on a journey that, when finished, will have hit 40 libraries in 31 states across the USA (1).  Two copies of the 1000-square foot series of display panels that have been carefully assembled in a manner that all age groups and interest niches will find engaging are doing the rounds (1).  And the science historian in me is anxious to delve into the facts surrounding Franklin’s outstanding contributions to electricity and optics.  I sometimes wonder how the paladins of science, Franklin included, would react coming back to see the world as it is now- a world that they helped shape through their accomplishments.  Franklin is oft portrayed in childhood fables as the man who dared to fly a kite during a thunderstorm in 1752 as a way of proving that lightning was ‘electrified air’ (2).  Fast-forward 250 years to the present and we find that electricity plays an intimate and exploitable role in key biological processes.   

Last month’s publication of a study describing how electrical impulses could be used to improve numerical acumen in individuals affected by developmental dyscalculia and related disorders for instance was a showpiece case that exemplifies how electricity may impact cognition (3).  Cohen Kadosh and others from the University of Oxford and University College London performed transcranial direct current stimulation (TDCS) on 16 test subjects by applying weak but constant 1mA currents via scalp electrodes to their heads over 20 minute periods.  Tests designed to quantify numerical acumen affirmed the researcher’s expectations:  anodal and cathodal stimulation to the left and right parietal lobes of the brain respectively, produced marked improvements in numeracy tasks (the right parietal lobe is heavily implicated in numerical abilities) (3).  Importantly these improvements occurred irrespective of the subjects’ previous exposure to “critical educational material or culture-specific devices” (rulers, graphs, multiplication tables and the like) (3).  Remarkably the effects of electrode stimulation were visible as far out as six months beyond treatment (3).  The non-invasive nature of TDCS is its most attractive clinical feature.  In the words of the authors: “no [other] pharmacological interventions have been found that could target numerical cognition directly without holding substantial side effects for other domains such as attention” (3).

At more or less the same time that Franklin was tinkering with his kite, physicians were busy-bodying away on defining the role that electricity could play in public health.  One French opportunist at the time reportedly received twenty patients a day, ever trusting of his claim that he could heal limb paralysis through electrical stimulation (4).  Other miracle ‘curists’ capitalized on the ensuing interest over an ever-growing list of ailments- gout, rheumatism, chilblains, diarrhea, deafness and venereal disease- that they alleged could be readily tamed by administering electrical impulses to believably relevant parts of the human anatomy (4).  None of these carried the experimental rigor shown by Italian anatomist Luigi Galvani whose work in the 1780s and 90s with twitching frogs’ legs and iron hooks galvanized the idea that living things could generate their own electricity (4).   Frogs legs began to display “spontaneous, irregular and frequent movements” in the absence of any external electrical source whenever they were linked by iron rods to the spinal cord.  At its crux, life itself appeared to be electric.  This was indisputably Galvani’s most exciting realization (4), perhaps on par in its personal significance to Einstein’s “gluecklichste Gedanke” during his formulation of general relativity over a century later.

The implications of Galvani’s work were not immediately embraced by his contemporaries.  Like many a good science story others, notably Italian scientist Alessandro Volta, were leery of the stand-on-your-head verdict he adopted (4).  But of course we now know that electricity is “fundamental to biology”.  In many animals neurons fire rapid electrical signals (sometimes reaching speeds of up to tens of meters per second) along extensions called axons (4).  Small channels spanning the axon cell membrane open and allow an “inrush of sodium ions” in response to electrical signals from neurons upstream.  Work on squids and electric eels has given us many of the foundational insights into how this happens (4).  But most surprising of all for old school biologists is the recent discovery that bacteria can also conduct electricity by forming minute ‘conductive filamentous extracellular appendages’ (or nanowires) that extend well beyond the typical length of a single bacterium (5).  

Avant-garde experiments performed by biologists from the University of South California (USC), the Craig Venter Institute and the University of Western Ontario have laid the groundwork for understanding how bacterial nanowires transport electrons (5).  Depositing and dehydrating bacterial samples onto silicon substrates is not a job for the faint-hearted.  But USC’s Mohamed El-Naggar and his collaborators did just that.  And what they observed after flicking on the circuit switch was nothing short of remarkable- an electrical current, equivalent to an electron transport rate of 109 electrons per second, traveling along single nanowires (5).  Moreover bacterial mutants lacking functional genes for c-type cytochromes, long thought to be associated with nanowire conductivity, produced non-conductive appendages (5).  The choice of bacterial strain in this study was pivotal.  Shewanella onidensis MR-1 is known amongst microbiologists to be one of several in a class of bacteria that can readily generate energy using metal oxides as electron acceptors (6).  And the downstream applications proffered by the authors and others in light of these findings are as remunerative and beneficial to humanity as they come: (i) improved efficiency of microbial fuel cells for the production of electricity, (ii) disruption of pathogenic bacterial biofilms and (iii) bioremediation of environments contaminated with toxic heavy metals through the exploitation of Shewanella’s ability to reduce heavy metals (6). 

In a letter written late in life, Benjamin Franklin conveyed his excitement over the progress of science to New England church minister and emigrant John Lothropp.  He wrote:

“I have sometimes almost wished it had been my Destiny to be born two or three Centuries hence. For Inventions of Improvement are prolific, and beget more of their Kind. The present Progress is rapid. Many of great Importance, now unthought of, will before that Period be procur’d; and then I might not only enjoy their Advantages, but have my Curiosity satisfy’d in knowing what they are to be” (1). 

From the vantage point of ‘three centuries hence’ it is safe to say that the ‘volted architecture’ of biology is one that continues to astound.  And the latest ventures on numeracy and bacterial nanowires using electricity constitute a tiny part of a broader realization of Franklin’s vision for a better world.       

Further Reading

  1. The International Traveling Exhibition: Benjamin Franklin, In Search Of A Better World, part of the Franklin tercentenary celebrations, see http://www.benfranklin300.org/exhibit.htm
  2. ‘ Electrified Ben’ in Resources For Science Learning, The Franklin Institute, See http://fi.edu/franklin/scientst/electric.html
  3. Roi Cohen Kadosh, Sonja Soskic, Teresa Iuculano, Ryota Kanai, Vincent Walsh (2010) Modulating Neuronal Activity Produces Specific and Long-Lasting Changes in Numerical Competence, Current Biology, Volume 20, November 23rd 2010, doi:10.1016/j.cub.2010.10.007
  4. Len Fisher (2004) Weighing The Soul: The Evolution Of Scientific Beliefs, Weidenfeld & Nicholson, London, pp. 93-105
  5. Mohamed Y. El-Naggar,  Greg Wanger, Kar Man Leung, Thomas D. Yuzvinsky, Gordon Southam, Jun Yang, Woon Ming Lau, Kenneth H. NealsonYuri A. Gorby (2010)  Electrical transport along bacterial nanowires from Shewanella oneidensis MR-1, PNAS, Volume 107, October 19th 2010, pp. 18127-18131
  6. Jeff Akst (2010) Bacteria form electric circuits?, The Scientist, See http://www.the-scientist.com/news/display/57741/, Published 11th October, 2010

Como los pliegues proteínicos derrumban el edificio neo-darwinista

julio 15, 2010

Una reseña de The Case Against A Darwinian Origin Of Protein Folds, Douglas Axe, Bio-Complexity, Issue 1, pp. 1-12

Las proteínas adoptan una estructura de orden superior (Ej. hélices alfa y hojas beta) que define sus dominios funcionales. Hace unos años Michael Denton y Craig Marshall examinaron esta complejidad estructural y propusieron que los patrones del plegamiento de las proteínas se podrían clasificar en un número finito de familias discretas cuya construcción se pudo explicar por un sistema subyacente de leyes naturales (1). En su última crítica el biólogo molecular Douglas Axe del Biologic Institute en Washington ha planteado una cuestión infinitamente pertinente- si la evolución darwinista puede explicar adecuadamente los orígenes de los pliegues de las estructuras proteínicas dado el vasto espacio de búsqueda de secuencias posibles que existen para las proteínas moderadamente grandes, digamos de 300 aminoácidos.

Para comenzar Axe presenta a sus lectores el problema de toma de muestra. Es decir, dado el número máximo postulado de acontecimientos físicos distintos que habrían podido ocurrir desde el inicio del universo (10exp150) no podemos conjeturar que la evolución ha tenido suficiente tiempo para explorar las 10exp390 posibles combinaciones de una proteína de 300 aminoácidos. El grito de batalla oído a menudo en respuesta a esta barrera aparentemente insuperable es que aunque los recursos probabilísticos no permitirían que una búsqueda oculta tropezara sobre una secuencia especifica de una proteína, la probabilidad de encontrar una función particular pudiera ser considerablemente mayor. Contradiciendo una salida tan fácil de la realidad vemos que las proteínas deben cumplir requisitos muy rigurosos en sus secuencias para lograr sus funciones. Y el tamaño es importante. Encontramos que las enzimas, por ejemplo, son grandes en comparación con sus sustratos.  Los estructuralistas han demostrablemente afirmado que el tamaño es crucial para asegurar la estabilidad de la arquitectura de la proteína.

Axe ha elevado el nivel de la discusión precisando que en muchos casos las funciones catalíticas de enzimas dependen no sólo de sus sitios activos. De hecho las enzimas contienen regiones que preparan, acanalan y orientan sus substratos, así como una multiplicidad de cofactores, en preparación para catálisis. La Sintetasa de fosfato de Carbamoyl (CPS) y la Sintasa de translocacion de protones (PTS) se destacan como favoritos entre los biólogos moleculares para demostrar cómo los complejos enzimáticos son capaces simultáneamente de coordinar tales procesos. Cada uno de estos complejos contiene entre 1400 y 2000 aminoácidos distribuidos entre varias proteínas indispensables.  

Axe emplea un análisis matemático relativamente sencillo para determinar la plausibilidad de encontrar funciones nuevas proteinicas con una búsqueda darwinista. Usando bacterias como su sistema modelo (elegido por las grandes poblaciones que se pueden alcanzar con estos organismos) él demuestra cómo un cultivo de 10exp10 bacterias que pasa por 10exp4 generaciones cada año durante cinco mil millones años produciría un máximo 5×10exp23 nuevos genotipos. Este número representa el limite superior en la cantidad de nuevas secuencias puesto que muchas de las diferencias en genotipo no generarían “proteínas distintamente nuevas”.   Teóricamente se podría conseguir nuevas funciones proteínicas que requieren 300 aminoácidos en 10exp366 maneras diferentes (20exp300/5×10exp23).

En última instancia, encontramos que las proteínas no toleran este extraordinario nivel de “indiferencia de secuencia”. Experimentos de mutagénesis de alto perfil de Beta lactamasas y ribonucleasas bacterianas han demostrado que la funcionalidad es decisivamente erradicada cuando solo un 10% de los aminoácidos son sustituido en regiones conservadas. Un desglose más detallado de los datos de un dominio de beta lactamasas y la enzima chorismate mutase ha reforzado aún más el pronunciamiento que muy pocas de las secuencias proteínicas realmente pueden realizar una función deseada; tan pocas en el hecho de que son “demasiado raras para encontrarse por un muestreo aleatorio”.

Pero la arrolladora evaluación de Axe no termina aquí.  Además, considera la posibilidad de que las funciones dispares de las proteínas podrían compartir identidades de aminoácido similares y que por lo tanto, el salto entre las diversas funciones de secuencia podría ser realizable a través de búsquedas aleatorias. Estudios de alineación de secuencia entre dominios diferentes de las proteínas no admiten tal salida al problema de toma de muestras.  Mientras que la identificación de un conmutador de conformación de aminoácido ha sido anunciada en la literatura de revisión por pares como un ejemplo convincente de cómo pueden producirse cambios en el plegamiento con ajustes mínimos en la secuencia, lo que encontramos es que los variantes conformacionales resultantes son inestables a temperaturas fisiológicas. Además, un cambio tan sólo se ha logrado in vitro y muy probablemente no cumple las exigencias rigurosas para la funcionalidad que se juega en un verdadero contexto biológico.  En realidad hay 21 substituciones adicionales de aminoácidos que deben estar en lugar antes de que se observa un cambio conformacional.

Axe cierra su desmantelamiento a los juramentos de la evolución de la proteína al exponer las deficiencias de los modelos de ensamblaje modular que pretenden explicar el origen de nuevo plegamientos.  La naturaleza altamente cooperativa de pliegues estructurales señala que las estructuras estables tienden a formarse todos a la vez en el nivel del dominio (estructura terciaria) en vez de al nivel del pliegue de la proteína (estructura secundaria). Contexto es todo.  De hecho experimentos han celebrado hasta la afirmación de que las interfaces de enlace entre las diferentes formas de estructura secundaria son dependientes de la secuencia (es decir: no genérico).  En consecuencia, una esperada capacidad de ” transporte modular de pliegues” entre las proteínas es altamente improbable.

Las metáforas son indispensables en la argumentación científica. Y la historia presentada por Axe de una caza de piedras preciosas dispersas a través de un vasto desierto multi-nivelado le sirve bien para ilustrar las improbabilidades de una búsqueda darwinista de pliegues nuevos. Su propia experiencia ha demostrado que la reticencia hacia sus argumentos probabilísticos no cuenta con aspectos no-científicos de tales argumentos y que más que nada refleja prejuicios profundos contra lo que su punto de vista implica para la ciencia. En vez de un castillo de naipes derrumbándose sobre bases resbaladizas, el caso contra el neo-darwinismo es un edificio construido sobre un substrato firme de autenticidad científica. De modo que los críticos de los que,  como Axe, se han mantenido firmes en promulgar su caso, deberían tomarles en serio.

Lea el articulo de  Axe:

http://bio-complexity.org/ojs/index.php/main/article/view/BIO-C.2010.1

Agradecemos a Gonzalo Mora (Lic. Ing) y Mario Lopez, presidente de OIACDI, por su valíosa ayuda en la traducción del texto

Bibliografía

Michael Denton, Craig Marshall (2001), Laws of form revisited, Nature Volume 410, p.417

Lanzando los “huevos podridos” del cientismo fuera del sartén

marzo 30, 2010

En su libro <<El planeta privilegiado>>, el astrónomo Guillermo González y el filósofo de ciencia Jay Richards indican que en vez de adoptar la definición original de la ciencia como una búsqueda del conocimiento (traducción literal del latín), algunos científicos la han tomado como el “naturalismo aplicado”; es decir, “la convicción que el mundo material es todo que existe, y que las leyes naturales y impersonales solos explican, de hecho deben explicar, su existencia” (1).

El neo-ateo Peter Atkins ha empujado activamente tal visión con su alianza al movimiento del cientismo, manteniendo que la ciencia es “la única manera confiable que tenemos para descubrir cualquier cosa sobre los funcionamientos de la naturaleza y del mundo” (2). Oponiendo esta posición, el filósofo Eddie Colanter describe el cientismo como “una visión [que] alega que el único tipo de verdad o de conocimiento que existe o que es importante es el que se puede saber o verificar a través del método científico” (3). Asimismo el teólogo J.P Moreland definió al cientismo como ” la visión que la ciencia es precisamente el paradigma de la verdad y la racionalidad” (4).

Notable en la casa colectiva de horrores de Atkins es la noción reductionista ontológica que propone que los procesos metabólicos solos organizan las “corrientes eléctricas y químicas aleatorias en nuestros cerebros y que estos entonces forman nuestras personalidades y impulsos creativos” (2). El biólogo John Eccles rebeló contra la corriente subyacente degradante de un tal reduccionismo “con la aserción de sus proponentes [que] el materialismo promisorio puede explicar la totalidad del mundo espiritual en términos de actividades neuronales” (5). En su redacción <<Desafíos de la ciencia>> teólogo John Lennox mantiene que si Atkins estuviera en lo correcto, él inmediatamente rendiría la filosofía, las éticas, la literatura, la poesía, el arte, y la música irrelevante a nuestro entendimiento de la realidad (6).

Además de lanzar éstas y otras disciplinas en el montón de basura intelectual, la posición de Atkins mejor refleja sus tendencias ateas que cualquier acercamiento verdaderamente imparcial a la discusión. Su propia ‘trabilla cósmica’, la idea que el espacio-tiempo cósmico causó su propia existencia y hoy “genera su propio polvo en curso de su ensamblaje” (6), es risible precisamente porque, como nota el teólogo Keith Ward “es lógicamente imposible que una causa traiga un cierto efecto sin ya estar en existencia” (6).

Moreland refuta con brillantez los axiomas que Atkins considera muy preciados, demostrando sus premisas auto-refutantes. “Una propuesta”, escribe Moreland “es auto-refutante cuando se falsifica y se refiere a si mismo”. Por ejemplo, ” No hay frases en Español” o “No hay verdades” son frases auto-refutantes (4). Mas adelante, Moreland agrega que “el cientismo no es una propuesta de la ciencia, sino un asunto secundario sobre la ciencia que propone que solamente los asuntos científicos sean verdades o racionales” (4).

La condenación por Atkins del propósito en la naturaleza y del diseño cósmico es evidente en su propia retórica. “Nuestro universo” él nos asegura, ” cuelga allí en toda su gloria, enteramente y totalmente inútil. Para proyectar sobre el nuestra noción humanamente inspirada del propósito, a mi mente, lo ensucia y lo deprecia” (2). Eludiendo las características extraordinarias del Big Bang cósmico (6), Atkins se contenta con la especulación sobre la existencia de universos infinitos (2), y revela claramente a sus lectores que su aceptación de los supuestos ‘hechos científicos’ depende de sus propios fastidios y preferencias. En pocas palabras, sus conclusiones no son las que esperaríamos de un objetivista inmaculado.

Hace años el astrofísico Kenell Touryan nos advirtió sobre la ‘trampa del cientismo’, que, por lo menos en la biología, se ha convertido en la fundación filosófica de innumerables evolucionistas. Touryan observó que  “ningún físico o químico de alta reputación seria tan presumido que caracterizaría un descubrimiento científico, por lo menos en las ciencias duras, como la verdad que nos hará libre” (7). Presentando la realidad de sus propias experiencias Touryan escribió:

“Yo y muchos de mis colegas en las ciencias físicas vemos el diseño inteligente en la naturaleza y, obligados por el peso de tal evidencia, elegimos creer que estamos localizados “un poco más bajo que los ángeles”… Debemos todos tomar seriamente el principio que “la confianza expresada en cualquier conclusión científica debe ser directamente proporcional a la cantidad y a la calidad de la evidencia que apoya tal conclusión”” (7).

El año pasado, la alegación mordaz de Atkins y su sequito – que uno no puede ser científico en el sentido más profundo de la palabra y seguir con una creencia religiosa (8) – no era una fundada en una base científica sino en una forma penetrante de la religión atea. Es hora que reconocemos este hecho pertinente  y que lancemos los huevos podridos del cientismo fuera del sartén.

Literatura Citada
1. Guillermo Gonzalez and Jay Richards (2004) The Privileged Planet, How Our Place In The Cosmos Is Designed For Discovery, Regnery Publishing Inc, Washington D.C, New York, p.224

2. The Joy Of Science, The Existence Of God And Galileo’s Finger, Roger Bingham Interviews Chemist Peter Atkins, 2007, See http://thesciencenetwork.org/media/videos/3/Transcript.pdf

3. Michael Behe, Eddie N. Colanter, Logan Gage, and Phillip Johnson (2008) Intelligent Design 101: Leading Experts Explain The Key Issues, Kregel Publications, Grand Rapids, Michigan, p.161

4. Ibid, p. 204

5. John C. Eccles (1991) Evolution of the Brain, Creation of Self, Published by Routledge, New York, p.241

6. John Lennox (2007) Challenges From Science, Beyond Opinion, Living The Faith We Defend (Ed. Ravi Zacharias), pp. 112-118

7. Kenell J. Touryan (1999) Science and “Truth”, Science, 30 July 1999, Volume 285. p. 663

8. Gene Russo (2009) Balancing Belief And Bioscience, Nature Volume 460, p. 654

El ARN catalítico — un catalizador indigno de una discusión seria acerca del origen de la vida

marzo 4, 2010

Durante las últimas décadas, la búsqueda de la vida extraterrestre ha sido un punto focal de la exploración del espacio. Mientras la idea de seres extraterrestres en busca de nuevos planetas habitables sigue generando polémica en los círculos científicos y religiosos, más recientemente con la conferencia de astrobiología de la Pontificia Academia de las Ciencias (1), una serie de investigaciones contemporáneas se ha centrado en los organismos unicelulares primitivos (2). Astrobiólogos como Richard Hoover afirman confiados que la vida primitiva existe fuera de nuestra propia tierra (3-4). Desde que la nave espacial de la NASA Galileo pasó en 1998 cerca de Europa, la luna de Júpiter, muchos consideran más que probable la existencia de bacterias en esta helada luna (5-6).

La noción de que la vida podría desarrollarse así sin más allí donde se encuentran las condiciones ambientales apropiadas exige desde luego un gran salto de fe. Es una noción que pasa por alto una multitud de factores críticos, sobre todo el origen de alguna clase de material genético codificante. Stephen Mojzsis, de la Universidad de Colorado, presentaba la analogía de que el hecho de que haya un escenario en un teatro no significa que los actores están presentes y listos para desempeñar sus papeles respectivos (7). ¿Qué procesos habrían tenido que darse para llevar a una mezcla de compuestos químicos al nivel requerido de funcionalidad mínima sobre la que pudiera empezar a actuar la selección natural darwinista?

El paleontólogo Niles Eldredge capturó la relevancia de esta pregunta en su discurso sobre los ritmos evolutivos, con su observación de que «hay una enorme diferencia entre una colección de moléculas orgánicas incapaces de captar la energía necesaria para catalizar su propia replicación, y un sistema organizado que posee exactamente esta capacidad» (8). Destacados pensadores, como el biofísico Paul Davies, sostienen la idea de que la vida surgió precisamente porque consiguió «liberarse de los grilletes de las leyes físicas y del mundo determinista, algorítmico» (9). Davies concluye que una aleatoriedad inicial es la única manera por la cual podríamos haber llegado a la complejidad biológica especificada que encontramos en la vida coetánea (9). No obstante, ¿como hubieran podido conseguir alcanzar tales actividades unos polímeros moleculares carentes de cualquier actividad funcional, solamente por medio de acontecimientos aleatorios?

En los últimos veinte años han surgido varias pistas de interés en el ámbito del ARN catalítico.  Experimentos realizados a finales de los años 80 y 90 revelaron que ciertos tipos de ARN tenían actividades catalíticas intrínsecas (10). Bioquímicos renombrados en el estudio del ARN como Tom Cech, Dan Hershlag, Luc Jaeger y Anne Marie Pyle proporcionaron detalles clave sobre los procesos que llevan al ARN a doblarse en formas catalíticamente activas (10-12). Con la demostración de sus capacidades enzimáticas y de soporte de información, el ARN surgió como un candidato favorito en la búsqueda de la molécula que pudiera haber dado el saque de salida del comienzo de la vida (13). El mensaje promulgado por los partidarios del «mundo del ARN» era que, mediante una selección natural darwinista, las mutaciones pudieron haber producido actividades catalíticas que se fueron mejorando a través de generaciones sucesivas de replicación (13).

Probablemente para disgusto de los proponentes de la famosa hipótesis sobre el «mundo de ARN», el químico de Duke University David Deamer, junto a otros, desacreditó convincentemente dicha hipótesis, fundándose en que los procesos necesarios para la formación de biopolímeros habrían sido sumamente ineficaces en una tierra sin vida. Sus conclusiones resultaron contundentes:

«Está claro que sería difícil llegar directamente a un mundo de ARN (o también a su precursor molecular) a partir de compuestos orgánicos disueltos en un océano global (Joyce, 1991). Incluso si hubiese la posibilidad de generar nucleótidos químicamente activados capaces de polimerizarse y de formar ARN en solución, en ausencia de algún mecanismo que los concentrase se encontrarían sumamente diluidos, y no podrían haberse dado ningunas otras reacciones … [Dichas] ineficacias inherentes parecen ser inconsecuentes con ir más allá de las etapas iniciales de la generación de monómeros y quizá de unos polímeros aleatorios.» (13)

Mis propias investigaciones durante mi estancia en la Universidad de Estrasburgo, en Francia, sirvieron para consolidar mi propio escepticismo sobre el papel del ARN en el origen de la vida (14). Usando algoritmos que simulan los pliegues de ácidos nucleicos, trabajé con otros para diseñar unas especiales moléculas  catalíticas de ARN llamadas ribozimas, que identificaban de manera muy específica secuencias de ARNm dentro de la célula y las cortaban (véase la figura abajo; Ref 15). Como pronto descubrí, estas «tijeras» moleculares no sólo tenían que cumplir unos estrictos criterios en sus secuencias para poder discriminar entre los ARNs adecuados y los no deseados, sino que también tenían que ser lo suficientemente cortas para liberarse de sus productos de reacción y quedar disponibles para otras rondas de cortes (16). Este último punto es de suma importancia si el ribozima ha de exhibir la capacidad de catalizar repetidas veces una determinada reacción (17).

FIGURA: Gel de poliacrilamida 12% exhibiendo: Carriles 1,3- ARN objetivo; Carriles 2,4- ARN ribozoma; Carriles 5-7- Curso temporal de la digestión del ribozima in vitro (obsérvense los productos de escisión en la mitad inferior del gel).

Difícilmente se podría decir que mi meticuloso diseño de unos ribozimas representa de manera realista el proceso de selección darwinista.  Si yo no hubiese escogido mis secuencias con todo cuidado, no habría obtenido los efectos deseados al introducir estos ARN en el interior de las células. Mis propios resultados se hacían eco de las conclusiones del biólogo estructuralista Thomas Creighton, que comentaba que «la dificultad fundamental con el panorama del mundo del ARN es que es difícil explicar cómo dichas moléculas se hubieran podido sintetizar en una sopa primordial» (18).

En tanto que diversos equipos científicos han demostrado diversos tipos de actividad ribozimática incluyendo la formación de enlaces péptidos y la ligadura de ARN, el campo de tales actividades palidece frente al extenso repertorio de funciones proteínicas conocidas (19). Así, ¿en qué medida podemos considerar suficiente el ARN catalítico para la formación de componentes que pudieran posteriormente ensamblarse para constituir las formas más simples de vida? Por otra parte, la realización de tales actividades en el laboratorio sólo es posible guiando deliberadamente estas moléculas de ARN hacia puntos funcionales predeterminados (19, 20).

Escribiendo en los años 70, el zoólogo Richard Dawkins compuso el siguiente «réquiem a la causalidad natural»;

«[La sopa primordial] debe haber estado poblada por variedades de moléculas estables, estables en el sentido de que o bien las moléculas naturales duraban mucho tiempo, o bien de que se replicaban rápidamente, o de que se replicaban con precisión. Las tendencias evolutivas hacia estas tres clases de estabilidad ocurrieron de la siguiente manera: si hubiésemos tomado muestras de esta sopa en dos momentos diferentes, la muestra posterior habría contenido una fracción más elevada de variedades moleculares con alta longevidad/fecundidad/fidelidad de copia. Esto es esencialmente lo que quiere decir un biólogo cuando está hablando de seres vivos, y el mecanismo es el mismo —la selección natural.» (21)

Han transcurrido treinta años y sigue sin haber carne en los huesos de los peregrinos ensueños de Dawkins. Desde el punto de vista del mundo de ARN, sigue sin convencerme en absoluto.

Agradecemos a Santiago Escuain por su valuosa ayuda en la traducción del texto

Literatura Citada

1. Tom Chivers (2009) The Vatican Joins The Search For Alien Life, Véase http://www.telegraph.co.uk/science/space/6536400/The-Vatican-joins-the-search-for-alien-life.html

2. David Malin (2004) Heaven and Earth: Unseen by the Naked Eye, Phaidon Press, Reino Unido 2004, p. 284

3. Kate Tobin (2009) Extremophile Hunter: The search is on for extremophiles that may provide insights about life elsewhere in the cosmos, Véase http://www.nsf.gov/news/special_reports/science_nation/extremophile.jsp

4. Jeff Hecht (2001) Life will find a way, New Scientist, 17 marzo 2001, p. 4

5. Patrick Barry (2009) A Tale Of Planetary Woe, Véase http://science.nasa.gov/headlines/y2009/06nov_maven.htm?list207640

6. Clues To Possible Life On Europa May Lie Buried In Antarctic Ice (1998) Véase http://science.nasa.gov/newhome/headlines/ast05mar98_1.htm

7. Stephen Mojzsis habló acerca del origen de la vida en un documental de NOVA que se emitió en la cadena PBS el 28 de septiembre de 2004, titulado «Origins: How Life Began».

8. Niles Eldredge (1987) Life Pulse: Episodes From The Story of The Fossil Record, Facts On File Publications, Nueva York, p. 30

9. Paul Davies (1999) The Fifth Miracle, The Search for the Origin and The Meaning of Life, Simon & Schuster, New York, pp. 250-257 (Hay edición en español, Paul Davies: El quinto milagro,  Planeta-De Agostini, Barcelona 2004.

10. T. R. Cech and D. Herschlag (1997) Group I Ribozymes: Substrate Recognition, Catalytic Strategies and Comparative Mechanistic Analysis, Nucleic Acids and Molecular Biology, Vol 10 pp. 1-17

11. L. Jaeger, F. Mitchel, E. Westhof (1997) The Structure Of Group I Ribozymes, Nucleic Acids and Molecular Biology, Vol 10 pp. 33-51

12. A.M. Pyle (1997) Catalytic Reaction Mechanisms and Structural Features of Group II Intron Ribozymes, Nucleic Acids and Molecular Biology, Vol 10 pp. 75-107

13. David Deamer, Jason Dworkin, Scott Sandford, Max Bernstein, Louis Allamandola (2002) The First Cell Membranes, Astrobiology, Vol 2 pp. 371-381

14. Robert Deyes (1998) Observaciones inéditas, Trabajo realizado en LPCCNM-UPRES 2308, Faculté De Pharmacie, Université Louis Pasteur, Illkirch, Francia

15. Michael Zuker (2003) Mfold web server for nucleic acid folding and hybridization prediction, Nucleic Acids Res, Vol 31 pp. 3406-15 (es una versión actualizada de la que empleé en mi investigación)

16. Daniel Herschlag (1991) Implications Of Ribozyme Kinetics For Targeting The Cleavage Of Specific RNA Molecules In Vivo: More Isn’t Always Better, Proc. Natl, Acad, Sci. USA, Vol 88 pp. 6921-6925

17. Thomas Creighton (1993) Proteins, Structure and Molecular Properties, W.H. Freeman and Company, Nueva York, p. 387

18. Ibid, p.107

19. Michael P. Robertson y William G. Scott (2007) The Structural Basis of Ribozyme-Catalyzed RNA Assembly, Science, Vol. 315 pp. 1549-1553

20. Gordon C. Mills y Dean Kenyon (1996) The RNA World: A Critique, Origins & Design 17:1, See http://www.arn.org/docs/odesign/od171/rnaworld171.htm#note4

21. Richard Dawkins (1989) The Selfish Gene, 2nd Ed, Oxford University Press, Oxford, Reino Unido, p. 18

Un nuevo libro sobre el diseño inteligente: Un hito en la lucha contra el naturalismo científico

febrero 15, 2010

En su último libro, Signature In The Cell, el filosofo Stephen Meyer presenta una perspectiva novedosa acerca de uno de los aspectos más convincentes de la teoría de diseño inteligente —la presencia de información biológica en las secuencias del ADN. Meyer hace una narración lúcida y personal de sus propias experiencias como científico y filósofo que revelan al lector los acontecimientos que le llevaron a la conclusión del diseño inteligente. Su descripción histórica de los momentos claves que formaron lo que hoy conocemos como el estudio de la origen de la vida es extremadamente amena y bien ilustrada. El estilo y el contenido de su argumento mantienen al lector centrado en la línea de razonamiento que va desarrollando progresivamente a lo largo de su libro.

Meyer comunica con gran claridad las tensiones personales que caracterizaron la historia del descubrimiento del ADN. Su extensa cobertura de los puntos decisivos de la biología moderna demuestra un conocimiento profundo del tema. Como pocos otros descubrimientos científicos, el de la estructura del ADN introdujo unos cambios fundamentales en la forma en que pensamos sobre los componentes de la vida. Estos cambios son de tal magnitud que ya no podemos más considerar la vida como un simple producto de materia y energía. Como lo desarrolla Meyer, la información presente en código del ADN se ha revelado como el componente crítico en la herencia genética presente en toda la naturaleza.

Meyer desarrolla un coherente argumento en favor del diseño inteligente aprovechando un extenso cuerpo de datos moleculares y de comentarios expertos. Su consideración de «la paradoja del huevo o de la gallina» en relación con lo que observamos en las interdependencias integradas de sistemas moleculares tales como el de transcripción y traducción, hace resaltar una vez más porqué los presupuestos sobre evolución son inadecuados ante la cuestión de los orígenes de los procesos críticos de la vida. Meyer toma abriga audazmente la idea que el diseño inteligente nos presenta la única explicación causal adecuada para el origen de la información biológica, y dedica mucho del resto de su libro a recopilar una cantidad substancial de datos que respaldan su posición.

Siguiendo los pasos del defensor del movimiento del diseño inteligente William Dembski, Meyer nos ha hecho a todos un gran favor al demostrar cómo el ensamblaje por azar de una proteína de 150 aminoácidos excede a los recursos probabilistas disponibles en nuestro universo. Es decir, que desde el criterio probabilista nos quedamos parados en seco en un callejón sin salida ya antes que hayamos comenzado a determinar la verosimilitud geológica de las diversas teorías sobre el origen de la vida.

El método científico nos obliga a buscar la mejor explicación que podamos para los fenómenos que observamos. Basándose en las opiniones expresadas por el biólogo de los Institutos Nacionales de Salud (NIH) Peter Mora, Meyer nos demuestra cómo una hipótesis que pretende explicar cómo surgió la vida sin recurrir a un diseñador no cuadra con los datos cada vez más abundantes sobre la complejidad de la célula. En base de su exhaustivo resumen de los problemas asociados con el aparato del químico Stanley Miller de «descarga de chispas», desarrolla un contundente argumento final.

En Signature In The Cell Meyer fortalece el argumento fundamental de Dembski y recurre a una fuente aparentemente interminable de ilustraciones para respaldar sus propios argumentos. Uno puede imaginarse cómo se hubiera sentido Darwin al encontrar que la teoría de diseño inteligente quedaba legitimada por su propio criterio de Vera Causa. Me parece de verdad que él habría aplaudido el actual planteamiento de la discusión.

Agradecemos a Santiago Escuain por su valuosa ayuda en la traducción del texto

Para más informaciones sobre el libro, por favor consultar la pagina oficial de Signature In The Cell

¿Evolución de la comunicación en las ballenas? Los darwinistas deberían estar preocupados

enero 29, 2010

«De todas las especies de ballena, la más ruidosa, la más habladora, la más exuberante y la más imaginativa es la ballena jorobada. Es el Caruso del océano:  rechina como una bisagra vieja, tan melodiosa como un tenor de opera» (1). Éstas eran las palabras del oceanógrafo Jacques Cousteau en su libro de gran éxito El planeta de las ballenas, escrito originalmente en francés con el título de La planete des baleines.  El macho de esta especie fue motivo de fascinación para el equipo de Cousteau por su capacidad de componer canciones. Los aficionados a Star Trek recordarán las llamadas de socorro de largo alcance de estos gigantes del océano, que formaban parte de la producción cinematográfica Misión: Salvar la tierra.

Se puede oír a estas criaturas  a distancias de cientos y incluso de miles de kilómetros mientras crean canciones que pueden durar de 20 a 30 horas (1, 2). El repertorio disponible de vocalizaciones requiere estallidos de aire canalizados desde los pulmones a través de la tráquea (3). La gama de frecuencias de estas vocalizaciones es de 8 a 4000 hertzios (una gama formidable si la comparamos a los 80-1300 hertzios de un cantante humano); (4).  En tanto que ciertos sonidos pueden servir para mantener el contacto entre manadas distantes (2), otros se utilizan para atraer a parejas en los lugares de procreación de las zonas tropicales (5).

Igualmente, el chasquido característico de los cachalotes ha causado gran interés a los biólogos marinos que durante la ultima década han estudiado detalladamente su generador neumático de sonidos (6). Algunos de sus chasquidos sirven para la ecolocalización mientras que otros —las codas— se utilizan para mantener la estructura social de las ballenas femeninas (6). La cantidad de aire que se usa para emitir cada chasquido es tan pequeña que, incluso a profundidades de 2000 m, donde el volumen de aire se reduce perceptiblemente, las ballenas pueden vocalizar con éxito (6). El mecanismo de generación de sonidos es selectivo para cada uno de los dos modos de comunicación.  La diferencia entre las codas y los demás chasquidos se explica por la diferencia en la propagación de sonido dentro del complejo nasal (6). Otras especies de ballenas también conversan entre sí; por ejemplo, las ballenas azules, los rorcuales comunes, las ballenas francas y las ballenas groenlandesas.  Todas exhiben el uso de lo que, provisionalmente, puede designarse como lenguaje rudimentario (7).

Idéntica fascinación ha suscitado el aparato auditivo que captura estos sonidos (8). A diferencia de los mamíferos terrestres, las ballenas disponen de osículos que vibran libremente en el oído medio, para una mayor sensibilidad de la audición a grandes distancias: «Los huesos del oído medio, aunque estén fusionados el uno al otro, no están conectados directamente con el resto del cráneo; más bien, penden de él a través de ligamentos. A su alrededor hay una red compleja de cavidades llena de un moco espumoso que aísla al oído del cráneo y que ofrece un medio por el cual las ballenas lo filtran todo, excepto los sonidos esenciales» (9).

¿Cómo podemos explicar la evolución de estos mecanismos de comunicación? En el verano de 2009 una importante comunicación en la revista Mammalian Biology proporcionó la chispa para una idea popular (10). Usando el comportamiento acuático del ciervo ratón de Borneo como prueba fundamental, algunos investigadores de Indonesia y de la Universidad Nacional de Australia en Canberra propusieron que las ballenas podrían haber descendido de miembros antiguos de la familia de rumiantes tragulidae, que incluye actualmente el ganado mayor, las ovejas, las cabras y los ciervos (11).  Los aldeanos locales han observado que los ciervos ratones se sumergen en los ríos de Borneo durante más de cinco minutos para evitar así a los predadores (10).

Los resultados australianos-indonésicos llegaron justo después de la publicación de un estudio cladístico en el cual se argumentaba que se había descubierto un grupo hermano de las ballenas, llamado Indohyus, que se define como: «un raoellido artiodáctilo del Eoceno medio, proveniente de la región de Cachemira en la India” (10, 12). La conclusión subyacente de este estudio era realmente profunda:

«Nuestro análisis identifica a los raoellidos como un grupo hermano de los cetáceos y cruza la división morfológica que hasta ahora separaba a los cetáceos de los artiodáctilos» (12).

Por lo tanto, sería razonable esperar el descubrimiento de una secuencia evolutiva gradual de los mecanismos de audición y vocalización de los cetáceos modernos, una que tal vez se extendiera hasta los mamíferos que supuestamente hicieron la transición de la tierra a la vida marina. Pero, como sucede con muchas de las historias míticas sobre la evolución, el diablo está en los detalles. De hecho, los darwinistas admiten el hecho de que las diferencias significativas en la morfología de los órganos sensoriales hacen únicos a los cetáceos (12).

En 2004 un equipo dirigido por el anatomista Hans Thewissen publicó lo qué aparecía ser la última palabra sobre la evolución de la audición en las ballenas (13). Su «interpretación integrada de la evolución de mecanismos de la transmisión sonora» siguió al descubrimiento de fósiles en depósitos de 35 a 50 millones de años de edad (13). El espécimen de base para su interpretación cladista, un mamífero terrestre llamado pakicetus, se había beneficiado de la conducción del sonido a través de un hueso timpánico que pendía libremente  (13). Los mamíferos acuáticos subsiguientes, tales como el remingtoncetus y el protocetus, poseían almohadillas de grasa en las mandíbulas y, por lo tanto, disponían de una transmisión sonora ósea más avanzada aun de lo que vemos en los pakicetus (13). Una estructura auditiva llamada meato permitía, en estos tres grupos filéticos, la eficiente captación de sonidos aéreos (13). El último grupo cronológico del equipo de Thewissen, los basilosaurios, exhibía una innovación adicional: senos nasales llenos de aire que  aislaban acústicamente al oído del resto del cráneo (13).

La omisión más obvia de la secuencia antedicha, quizás la más importante de todas, es la explicación de cómo los descendientes de un ciervo ratón fugaz se adaptaron a los rigores acústicos de la vida subacuática. Hay un mundo de diferencia entre una escapada de cinco minutos al río y las búsquedas de pareja que habrían sido críticas para la reproducción y la supervivencia en el mar. De hecho, el pakicetus era un cuadrúpedo terrestre con un  pescuezo largo (más parecido a un perro que a un ciervo ratón), carente de cualquier forma de anatomía subacuática (14, 15). Una interpretación alternativa de los datos es que la estructura del oído medio del pakicetus era más consistente con la que se puede encontrar en un animal subterráneo, en el que la cabeza está en contacto directo con la tierra (14).

Mientras que, indudablemente, el remingtoncetus era un mamífero cuadrúpedo semiacuático con hocico delgado y largo, ojos y oídos pequeños y un tamaño total quizás no mayor que el de una nutria marina (16, 17), la descripción de los orígenes de sus innovaciones auditivas se ajusta más a lo que esperaríamos ver en una interpretación saltacionista de la vida que un proceso evolutivo gradual.  Lo mismo  puede decirse sobre la supuesta transición del protocetus a los basilosaurios.

Es irónico que la serie más convincente en el arsenal de los evolucionistas se encuentre en la disminución de tamaño del sistema del oído interno (implicado en el equilibrio).  Es decir, la evolución no es capaz de generar más que pequeños cambios en las innovaciones funcionales ya existentes (15).

Los Hipopotámidos son los candidatos favoritos para el título de parientes terrestres vivos más cercanos a las ballenas (18, 19). Tal como sucede con los cetáceos, los hipopótamos modernos disponen de una audición transmitida a través de huesos y exhiben una comunicación subacuática eficaz (18). No obstante, las filogenias morfológicas han proporcionado resultados contradictorios, y sigue vivo el debate sobre las formas intermedias que supuestamente vincularían a los hipopótamos y a las ballenas con un antecesor común (20). Diversos análisis demuestran la presencia de entre 3 y 40 millones de años de evolución no documentada, según lo grupos hermanos que se elijan como intermediarios entre los supuestos antecesores y las formas modernas (20).

Hace más de una década un libro de texto de biología afirmaba que no había fósiles de transición que conectaran a las ballenas con  los mamíferos terrestres (21). Tal posición ha sido confirmada en la literatura experta más reciente. Además, las hipótesis acerca de la evolución de la comunicación en las ballenas y delfines se enfocan en las presiones selectivas que presumiblemente causaron los cambios morfológicos (Ej.: depredación, sociabilidad creciente), mientras que omiten los detalles mecánicos de cómo ocurrieron tales cambios (22, 23, 24).  La naturaleza integrada de la transmisión del sonido de la ballena, en su vocalización y captación, ha llevado a algunos investigadores a la conclusión de que hay una fuente inteligente implicada en su diseño. Como observó una publicación reciente:

«La estructura anatómica, la función biológica y el modo de vida de las ballenas son tan diferentes de lo que se encuentra entre los mamíferos terrestres que no se pueden haber desarrollado a través de pequeños cambios genéticos; la vida acuática requiere de la presencia simultánea de todas sus características complejas para la supervivencia.  Las estructuras acústicas y otras dotes son necesarias para sus serenatas y su forma de vida en la inmensidad del océano; solamente podrían existir a partir de un plan preliminar detallado. El empleo de sonidos para atraer a sus congéneres tiene otra característica interesante: aunque cada especie emita señales semejantes a las de otras especies, los animales nunca confunden los sonidos de las demás especies… La armonía entre los sonidos y los órganos que los captan presupone … su aparición simultánea, en tanto que excluye la posibilidad de una evolución gradual» (8).

En suma, los resultados de los últimos estudios sobre la comunicación de las ballenas producen un profundo corte en las redes de pesca del dogma de la evolución. Los barcos rastreadores darwinistas deberían estar preocupados.

Agradecemos a Santiago Escuain por su valuosa ayuda en la traducción del texto

 Bibliografía

1. Jacques Cousteau e Yves Paccalet (1986) Whales, W.H. Allen & Co, Londres, pp. 236-38.

2. Eduardo Mercado III (1998) Humpback Whale BioAcoustics: From Form To Function, PhD thesis, University of Hawaii, http://www.acsu.buffalo.edu/~emiii/diss.pdf p. 16.

3. Ibid p. 25.

4. Ibid p. 37.

5. Planet Earth Series: Shallow Seas, Narración por David Attenborough, BBC Video, 2008.

6. P. T. Madsen, R. Payne, N. U. Kristiansen, M. Wahlberg, I. Kerr y B. Mohl (2002) Sperm whale sound production studied with ultrasound time/depth-recording tags, The Journal of Experimental Biology, Vol 205, 1899-1906.

7. Jacques Cousteau e Yves Paccalet (1986) Whales, W.H. Allen & Co, Londres, p. 234.

8. Balazs Hornyanszky e Istvan Tasi (2009) Nature’s IQ: Extraordinary Animal Behaviors That Defy Evolution, Torchlight Publishing, Badger, CA, pp.102-104.

9. Jacques Cousteau e Yves Paccalet (1986) Whales, W.H. Allen & Co, Londres, p. 161.

10. Erik Meijaarda, Umilaela, Gehande Silva Wijeyeratne (2009), Aquatic escape behaviour in mouse-deer provides insight into tragulid evolution, Mammalian Biology, doi:10.1016/j.mambio.2009.05.007

11. Matt Walker (2009) Aquatic Deer And Ancient Whales, BBC Earth News, 7 de julio de 2009, Ver http://news.bbc.co.uk/earth/hi/earth_news/newsid_8137000/8137922.stm

12. J. G. M. Thewissen, Lisa Noelle Cooper, Mark T. Clementz, Sunil Bajpai & B. N. Tiwari (2007) Whales originated from aquatic artiodactyls in the Eocene epoch of India, Nature, Vol 450, pp. 1190-1194.

13. Sirpa Nummela, J. G. M. Thewissen, Sunil Bajpai, S. Taseer Hussain, Kishor Kumar (2004) Eocene evolution of whale hearing, Nature, Vol 430, pp. 776-778.

14. J. G. M. Thewissen, E. M. Williams, L. J. Roe & S. T. Hussain (2001) Skeletons of terrestrial cetaceans and the relationship of whales to artiodactyls, Nature, Vol 413, pp. 277-281.

15. F. Spoor, S. Bajpai, S. T. Hussain, K. Kumar & J. G. M. Thewissen (2001) Vestibular evidence for the evolution of aquatic behaviour in early cetaceans, Nature, Vol 417, pp. 163-166.

16. Remingtoncetidiae, Ver http://www.neoucom.edu/DEPTS/ANAT/Remi.html

17. Sunil Bajpai y J. G. M. Thewissen (2000) A new, diminutive Eocene whale from Kachchh (Gujarat, India) and its implications for locomotor evolution of cetaceans, Current Science, Vol 79, pp.1478-1482, Ver http://tejas.serc.iisc.ernet.in/currsci/nov252000/1478.pdf

18. The Animal Communication Project, Ver http://acp.eugraph.com/elephetc/hippo.html

19. Whale and hippo ‘close cousins’ BBC News, Lunes, 24 enero 2005, Ver http://news.bbc.co.uk/2/hi/science/nature/4204021.stm

20. Jean-Renaud Boisserie, Fabrice Lihoreau y Michel Brunet (2005) The position of Hippopotamidae within Cetartiodactyla, Proc. Natl. Acad. Sci, Vol 102, pp. 1537-1541.

21. Percival Davis, Dean H Kenyon, Charles Thaxton (1993) Of Pandas And People: The Central Question Of Biological Origins, Haughton Publishing Company, Richardson, Texas.

22. Laura J May-Collado, Ingi Agnarsson, Douglas Wartzok (2007) Phylogenetic review of tonal sound production in whales in relation to sociality, BMC Evolutionary Biology 2007, Vol 7, p. 136, Ver http://www.biomedcentral.com/content/pdf/1471-2148-7-136.pdf

23. Migrating Squid Drove Evolution Of Sonar In Whales And Dolphins, Researchers Argue, Ver  http://migration.wordpress.com/2007/09/15/squid-migration-drives-whale-sonar-evolution/

24.  Morisaka T, Connor RC (2007) Predation by killer whales (Orcinus orca) and the evolution of whistle loss and narrow-band high frequency clicks in odontocetes, Journal Of Evolutionary Biology, Volumen 20, pp. 1439-58.


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