¿Es la ‘ingeniería genética natural’ de James Shapiro una pseudociencia?

TL; DR: NGE es té débil, no pseudociencia.

Leí el libro de Shapiro cuando salió y escribí una reseña en Amazon (Revisión del cliente). También respondí a otra pregunta sobre Quora: ¿CRISPR valida la teoría de NGE de James Shapiro? En mi humilde opinión, cuando se trata de nuevas ideas, incluidas las iconoclastas, expresadas en términos provocativos, los objetivos de la ciencia se logran mejor identificando la mejor y más razonable versión de la idea, estableciendo claramente, y luego considerando eso.

La mejor versión del argumento para NGE en las obras de Shapiro es más o menos la siguiente. (1) Los mecanismos de mutación han evolucionado de forma adaptativa de forma que dan forma a la distribución de las mutaciones a fin de mejorar las posibilidades de evolución. (2) Cuando algo ha evolucionado de manera adaptativa, tenemos justificación para usar un lenguaje intencional o intencional. Por lo tanto, (3.1) los organismos juegan un papel intencional en su evolución por medio de la “ingeniería genética natural”; (3.2) la visión darwiniana, con su premisa de que la variación simplemente sirve como materia prima aleatoria -la arcilla pasiva en manos del alfarero, la selección natural-, es incorrecta; (3.3) la metafísica materialista que subyace al darwinismo es inadecuada; la adaptabilidad de los mecanismos de mutación significa que hay algo así como una inteligencia o conciencia que opera en la evolución.

La mayoría de los biólogos evolutivos no dudan en decir que las aves vuelan hacia el sur durante el invierno, los zorros patrullan los márgenes de los campos buscando presas para comer y las plantas crecen hacia la luz para capturar más. Usamos un lenguaje intencional para describir la relación de un rasgo X con un beneficio Y cuando creemos que X implica Y y evolucionó (o se mantuvo) en virtud de la implicación de Y. Ernst Mayr articuló este tipo de justificación metafísica para el lenguaje teleológico.

Shapiro quiere aplicar la justificación de Mayr de la teleología cuando la evolución ocurre a través de sistemas adaptados que generan mutaciones apropiadas para la situación.

Hay varios obstáculos para aceptar esto. El primero es temporal. Hoy en día, la gran mayoría de los biólogos evolutivos rechazan la premisa de que los sistemas de mutación han evolucionado de forma adaptativa para generar mutaciones apropiadas para la situación. Esta posición está equivocada, y solo es cuestión de tiempo que cedamos en este punto. CRISPR-Cas es el ejemplo más convincente, pero hay otros, muchos involucrados en la evasión inmune en microbios (p. Ej., Mini revisión de Foley 2015: Estrategias para la variación y evolución de antígenos bacterianos). La conmutación del tipo de apareamiento de levadura está tan altamente regulada que ocurre con probabilidad 1E-6 en diploides, pero probabilidad ~ 1 en generaciones alternativas de esporas germinadoras, asegurando una distribución 50/50 de los tipos de apareamiento que permite la diploidización.

Sin embargo, incluso si aceptamos la premisa de que cada sistema de mutación citado por Shapiro es un caso genuino de adaptación para facilitar las mutaciones apropiadas para la situación, las implicaciones esbozadas anteriormente no siguen necesariamente.

En primer lugar, a menos que estos sistemas sean mucho más comunes de lo que Shapiro imagina, solo representan una pequeña fracción de los cambios en la evolución.

En segundo lugar, los sistemas evolucionados que generan mutaciones apropiadas para cada situación (con raras excepciones, como el cambio de tipo de apareamiento de levadura) solo aumentan las posibilidades de éxito de súper bajo a muy bajo, mientras que la posibilidad de fallo permanece cerca de 1 . Solo a nivel poblacional los efectos se vuelven altamente predecibles. Si un zorro realizara un comportamiento que produjera una comida para roedores una vez cada 10 000 intentos, ¿usaríamos realmente el lenguaje intencional habitual para describir ese comportamiento? No lo creo. Creo que desarrollaríamos un lenguaje más apropiado.

James Shapiro es un excelente científico, en su ámbito de experiencia, microbiología y expresión genética. Él no es un experto en evolución. Jerry Coyne es un experto en la evolución (como soy yo) y Jerry ha escrito algunas críticas a las ideas de Shapiro:

James Shapiro persigue la selección natural de nuevo (dos veces) en HuffPo

James Shapiro vuelve a tener mal la evolución

La falla clave para Shapiro es que no ve cuán efectiva puede ser la selección natural para producir cambios. Y no ofrece ningún camino real sin la selección natural para que sus mecanismos celulares internos produzcan organismos bien adaptados durante largos períodos de tiempo. El problema de Shapiro es que él no tiene un sentimiento por la ecología, la historia natural, los muchos caminos en los cuales los organismos han evolucionado. Para un ecologista evolutivo, el mundo está lleno de selección natural y las adaptaciones que resultan. Y, por supuesto, esto no es solo historia natural; miles de estudios de laboratorio y de campo han demostrado cómo la selección natural (al sacrificar la variación genética) puede producir adaptaciones.

Las características epigenéticas y otras características heredables desempeñan un pequeño papel en la mayoría de los cambios adaptativos. ¿La epigenética importa cuando se trata de cosas pequeñas como el melanismo industrial o la coloración de la polilla Catocala ? ¿La epigenética explica el gran cerebro humano? ¿Alguno de los mecanismos de Shapiro explica por qué el tronco de un elefante es largo o cómo las ballenas evolucionaron para convertirse en criaturas marinas?

Shapiro señala acertadamente los mecanismos que las bacterias tienen para adaptarse temporalmente a sus entornos. Bien por él. He estudiado y publicado acerca de la variación de proteína de superficie causada por transposones en Anaplasma , un endoparásito celular, por lo que aprecio la importancia de dichos mecanismos. Pero sin selección natural, estos mecanismos en sí mismos no habrían evolucionado. Y no pueden explicar por qué los leones machos tienen crines o por qué las personas tienen los pulgares oponibles. La selección natural sí los explica.

James Shapiro ha realizado un gran trabajo microbiológico, pero no es un genetista evolutivo capacitado y no tiene ningún sentido para la ecología evolutiva. Él tiene una idea de los mecanismos de control genético, y como muchas personas que son muy buenas en una cosa, ha comenzado a ver el mundo entero como un reflejo de sus propias preocupaciones. Su rechazo a la selección natural destruye su credibilidad como biólogo evolutivo. Esto es muy malo, porque su trabajo debería caer bien dentro de la Síntesis Moderna. En cambio, Shapiro, y especialmente los fanáticos creacionistas de Shapiro, usan su trabajo para confundir lo que no debería ser tan confuso.

La ingeniería genética natural (NGE) no es pseudociencia. Es un nuevo marco para pensar acerca de cómo evolucionan los sistemas biológicos que no es universalmente aceptado, lo cual está absolutamente bien para una teoría científica.

El término se refiere a cambios genéticos que surgen de manera dirigida por maquinaria celular en lugar de una mutación aleatoria. Existen ejemplos de tales mecanismos y son abundantes.

Un ejemplo famoso es el sistema CRISPR en bacterias, esencialmente un sistema inmune que inserta fragmentos de ADN de fagos en el genoma bacteriano (los fagos son virus que infectan bacterias). De esta manera, un virus desarrolla una respuesta defensiva a los patógenos que es probable que requiera y se lo transmite a su descendencia. Este sistema ha sido estudiado intensamente en los últimos 15 años y ha revolucionado la ingeniería genética.

James Shapiro es un científico consumado que desarrolló NGE en las páginas de revistas revisadas por pares, lo que significa que otros científicos leyeron sus manuscritos y los consideraron de alta calidad y valor de publicación. Sus teorías también son falsables, un principio central del método científico.

NGE es polémico porque se presta a los argumentos de los defensores del Diseño Inteligente (que Shapiro rechaza) y porque algunos científicos no creen que sea una teoría parsimoniosa, explicando la evolución con procesos de NGE que ellos creen que no son necesarios.

Espero que esto ayude.

Shapiro cree que las mutaciones clásicas no pueden explicar la aparición de rasgos nuevos, como órganos y extremidades. En cambio, argumenta que el ADN contiene mecanismos por los cuales puede alterarse o editarse a sí mismo y así producir rasgos nuevos.

Su libro (Evolution A View from the 21st Century) describe una gran cantidad de procesos mediante los cuales el ADN puede reescribirse o editarse. Por ejemplo, los mecanismos de corrección eliminan muchas mutaciones potenciales del ADN. Otro ejemplo son los elementos genéticos transponibles (genes de salto) que pueden moverse alrededor de los cromosomas.

El error en su lógica es que él no tiene ningún mecanismo por el cual el ADN pueda saber cómo alterarse a sí mismo o incluso si debería alterarse a sí mismo. La situación es como esta caricatura en la que ya existe una gran cantidad de conocimiento sobre lo que hace el ADN y una gran cantidad de conocimiento sobre cómo funciona la evolución, pero no se sabe nada sobre cómo conectar los dos.

Puede obtener críticas más detalladas aquí: Evolución: Una vista del siglo XXI y James A. Shapiro: Evolución: una visión del siglo XXI: FT Press Science, Upper Saddle River, Nueva Jersey 07458, ISBN 10: 0- 13278093-3

Parece que este tipo cree que el ADN puede “pensar” y tomar decisiones. Creo que eso es tonto.

Todo lo que sucede es que algunos descendientes varían leve o profundamente de sus padres debido a una mutación aleatoria.

SI, y solo SI la mutación resulta ser beneficiosa y promueve la supervivencia, entonces esa descendencia tiene una mejor oportunidad de reproducirse y transmitir la mutación beneficiosa a su propia descendencia.

Eso es todo lo que es.

La mayoría de las mutaciones no son beneficiosas y dan como resultado abortos involuntarios, muerte fetal o el nacimiento de una criatura lastimosamente deformada que no puede sobrevivir mucho tiempo (por lo que la mutación no beneficiosa no se transmite).

Entonces, no, el ADN no tiene la capacidad de “tomar decisiones”.

No, la ciencia detrás de esto es bastante simple y bien conocida, pero las interpretaciones son en su mayoría de tipo pseudo-sciency. Él solo dice que las células pueden cambiar su propio ADN a través de algunos mecanismos relativamente difíciles de encontrar.