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No hay coste de complejidad

Área: Biología — lunes, 11 de octubre de 2010

Según un nuevo estudio no existe el coste de complejidad y, por tanto, se puede explicar la aparición de organismos complejos a partir de otros más simples mediante los habituales mecanismos evolutivos. Esto supondría un fuerte golpe a los fanáticos del diseño inteligente.

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Según enunció Ronald Fisher en 1930, cuanto más compleja es una especie más dificultades tendrá a la hora de adaptarse a los cambios del entorno. Pero es aquí donde surge la paradoja, ¿cómo se puede explicar el surgimiento de especies complejas si a las primeras de cambio desaparecen al adaptarse mal? Esto no explicaría cómo hemos llegado nosotros a existir o por qué existen plantas como las orquídeas.
Este “costo de la complejidad” es algo que los biólogos no entienden y que proporciona munición a los creacionistas y fanáticos similares como los del diseño inteligente, que dicen que la complejidad biológica sólo puede venir de un diseñador divino y no a través de la selección natural.
Ahora, un análisis Jianzhi Zhang y sus colaboradores de la Universidad de Michigan y del Instituto de Salud Nacional de Taiwan revela los defectos en los modelos a partir de los cuales surgió la idea del costo de complejidad y muestra que la complejidad puede, efectivamente, desarrollarse a través de un proceso evolutivo. De hecho, según sugieren los investigadores, una moderada acumulación de complejidad equipa mejor a los organismos a adaptarse a un medioambiente en cambio. El trabajo ha sido publicado en Proceedings of the National Academy of Sciences.
El estudio se centra en un fenómeno genético conocido por pleiotropía, según el cual un sólo gen afecta más que un rasgo. Como ejemplos de pleiotropía podemos mencionar ciertas enfermedades humanas y también ha sido bien documentado en el laboratorio con moscas de la fruta. Los biólogos reconocen su importancia en el desarrollo, el envejecimiento y en muchos procesos evolutivos. Sin embargo, según Zhang la pleiotropía es difícil de medir y sus patrones generales no se entienden bien.
A pesar de todo, los científicos han desarrollado modelos matemáticos del fenómeno, basándose en ciertas premisas, y han hecho predicciones basándose en este tipo de modelos. Estos investigadores decidieron enfrentar estas permisas a las observaciones de la vida real mediante el análisis de diversas bases de datos que catalogan los efectos de ciertas mutaciones genéticas específicas o rasgos en diversos organismos (gusanos, levaduras, ratones, etc). Cada conjunto de datos incluía cientos de genes y decenas de cientos de rasgos.
Para simplificar, los modelos matemáticos de pleiotropía asumían que todos los genes de un organismo afectaban de algún modo a todos los rasgos del mismo. Pero el grupo de Zhang encontró que la mayoría de genes afectaban sólo a un pequeño número de rasgos, mientras que un relativamente pequeño grupo de genes afectaban un gran número de rasgos.
Lo que es más, encontraron un patrón de organización modular por el que los genes y rasgos estaban agrupados en conjuntos.
Adicionalmente, los investigadores aprendieron que cuantos más rasgos afectara un gen más fuerte era su efecto en cada rasgo.
Todos estos hallazgos desafían la premisa que había detrás de los modelos matemáticos clásicos que sugerían que la complejidad era prohibitivamente costosa.
Cuando Fisher escribió por primera vez acerca del costo de la complejidad argumentó que las mutaciones aleatorias son más propensas a beneficiar organismos simples frente a los complejos.
Según Zhang para entender el argumento de Fisher hay que pensar en un martillo y un microscopio como una metáfora. Uno es simple y el otro complejo. Si se cambia la longitud de un componente arbitrario en un centímetro, por ejemplo, es más probable que el microscopio deje de funcionar que lo haga el martillo.
En una artículo de 2000 H. Allen Orr vino con argumentos adicionales a favor del coste de la complejidad. Según ese modelo del 2000 incluso si una mutación beneficia a organismos complejos no es probable que se propague a través de toda la población y que por tanto termine siendo “corregido”. Incluso si se da ese caso, la ventaja de la mutación probablemente sea pequeña.
Sin embargo, mediante la incorporación de representaciones más realistas de la pleiotropía, los nuevos análisis encuentran que el inverso del argumento de Orr es el que es realmente es cierto
Además, este nuevo análisis mostró que la capacidad más alta de adaptación de los organismos se da los niveles intermedios de complejidad. Según Zhang esto significa que un organismo muy simple no es “el mejor” y que tampoco lo es uno muy complejo, algunos niveles intermedios de complejidad son mejores en términos de ritmo de adaptación.
Los nuevos hallazgos ayudan amortiguar las críticas a la Biología Evolutiva por parte de los fanáticos del diseño inteligente. Según Zhang la evolución de la complejidad es una de las cosas que frecuentemente son el blanco de esta gente. Reconociendo que había algunas dificultades teóricas a la hora de explicar la evolución de la complejidad, debido a la noción del costo de complejidad, ahora se puede decir que con los nuevos hallazgos estas dificultades están ahora eliminadas.

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Fuentes y referencias:
Nota de prensa.
Artículo original.
Imagen cabecera: wikimedia commons.

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16 Comentarios

  1. josejuan:

    Desconozco la definición de “complejo” (en este contexto) pero apostaría que el ser humano es de lo más complejo que hay y somos la única especie que se ha adaptado (al menos de momento) a vivir en la luna, el espacio exterior, etc…

    Si eso no es adaptación…

  2. Ramonmo:

    Creo que no es “pleitrofia” sino “pleiotropía”, en castellano.

  3. Diego Tentor:

    Me cuesta creer que todavía exista lo del diseño inteligente.

  4. NeoFronteras:

    Estimado Ramonmo:
    Gracias por señalar el error que se había colado. Ya está arreglado.

  5. vturiserra:

    Dices que este descubrimiento supondrá un fuerte golpe a los fanáticos del diseño inteligente. Yo no lo creo. No olvides que lo del diseño inteligente, por mucho que lo disfracen, tiene mucho de religión y poco (por no decir nada) de ciencia. Los inteligentólogos continuarán perorando a quien quiera escucharles su sarta de tonterías sobre la evolución, sin aportar nada nuevo a un debate innecesario. Cada vez que un científico discute con ellos, les da un balón de oxígeno. Sería mejor ignorarlos.

  6. JAvier:

    El problema es que ignorarlos tampoco es efectio, déjalos en paz y cuando quieres acordar las vueltas del destino hicieron que varios terminaran en algún consejo de enseñanza votando a favor de enseñar sus ideas en las escuelas, rebates sus ideas y se convierten en mártires. Por momentos parece más sencillo evitar el cambio climático que sacárselos de encima.

  7. lluís:

    Estoy de acuerdo con el comentario 5, pero sólo en parte.Los fanáticos del ID, dificilmente dejaran de serlo; siempre encontrarán algún “argumento” para seguir medrando (que también es un negocio esto del ID).En cuanto a ignorarlos no me parece una buena idea.Es preferible que los científicos sigan discutiendo con ellos.En caso contrario acabarían pensando que, en el fondo,han ganado su particular cruzada anticientífica.

  8. joabbl:

    Lo mejor del diseño inteligente es que es más inteligente que sus fans (“fan” viene de fanático, como todo el mundo sabe). Me sorprende que acepten que la Tierra no es plana y que no es el centro del universo. Yo lo llamaría la “teoría” del big-bang inteligente. El origen del Universo es un big bang que produjo en la Tierra hace 6000 años. Cuando mezclas la religíón con la política y la ciencia estas cosas son inevitables. Es mucho lo que hay en juego con todo esto. Los inquisidores no descansan y como tampoco piensan demasiado siempre estan frescos para la batalla contra todo lo que nos hace superiores a los otros monos… Estoy de acuerdo con Lluís : No hay que callar ante tanta tontería.

    Saludos

  9. Nimux:

    Somos aproximadamente igual de complejos que los demás mamíferos grandes y hay muchos seres mas complejos.

  10. tomás:

    Lamento que no me agrade el artículo. El enunciado de R. Fisher, en cierto modo ya fue enunciado en los albores de la idea de si evolución o no, creo que antes que Darwin, cuando se postuló que cualquier modificación de un individuo le alejaría de su adaptación al medio y, por tanto, le llevaría al fracaso. No cayeron en que, realmente, se trata de una coevolución conjunta, simultánea o casi, obligada muchas veces por ambientes muy poderosos como la composición de la hidroasfera p. e. o la temperatura. Caben aquí, por supuesto, microtopos muy aislados.
    La paradoja no lo es o no está bien expuesta. Lo sería, quizá, si quitásemos ese “mal” que finaliza el interrogante. Porque, evidentemente, si algún organismo se modifica y ello le reporta una peor adaptación, no tardará en desaparecer, siendo indiferente su mayor o menor complejidad. Sin embargo sí sería difícil que prosperase una mala adaptación, también independientemente de su complejidad. Lo importante es si obtiene o no ventaja.
    Por otra parte surge la cuestión de la complejidad. ¿Respecto a qué? Un ser humano es más comblejo, posiblemente en todo que uan ameba, pero si consideramos la metamorfosis de los insectos, somos mucho más sencillos que ellos en nuestro desarrollo; al menos a simple vista. Hay muchos más ejemplos en la naturaleza que evidencian una complejidad inusitada como puede leerse en el artículo “Gusanos eusociales” y otras muchas peripecias parasitarias que nos dejan asombrados.
    Por otra parte, “complejidad” no es lo mismo que “perfección”. No se si, por hacer referencia al D.I., es más complejo nuestro ojo que el del pulpo, pero el suyo parece más perfecto. Ni tampoco es lo mismo que “eficiente”: quizá el buitre supere a todos. Pero claro, en la oscuridad… Así que no podemos separar al organismo de su medio. Vamos que son conceptos muy relativos que la ciencia habría de usar con extrema prudencia.
    ¿En qué moneda se mide el “costo de la complejidad”? ¿En energía, en número de individuos que has de extinguirse, en el de otras especies que sucumbirán? No he leido a R. F. y posiblemente es lo que me falla.
    Pero siempre se aprende algo. Desconicía la palabra “pleitropía”, -aunque Ramonmo y el artículo original dicen “pleiotropía” (en Wiki de “pleios” = muchos), aunque no el fenómeno y me frustra que no se pueda medir porque tampoco se comprenda bien.
    Resulta interesante que la mayoría de los genes afectan sólo a un pequeño número de rasgos, mientras que un pequeño grupo influye en muchos. Esto recuerda un paralelismo con la sociedad humana en que la mayoría somos sujetos pasivos que en poco mediamos, mientras que unos pocos son los más influyentes, los más ricos, los más sabios, etc. y muchas veces suelen unir varias de estas características en una misma persona. Y su protagonismo social dirige el conjunto. Aún más, si no los tenemos, los promovemos o incluso los inventamos. Me gustaría saber qué tendrá en común el Jesucristo amoroso actual con el que realmente existió. También sería interesante constatar entre los genes la campana de Gauss. Además es interesante lo de su organización modular que, igualmente, tiene semejanza con nuestra sociedad.
    Cuanto a más rasgos afecta un gen, más fuerte es su efecto sobre cada rasgo. Es lo mismo que en la sociedad piramidal. Un presidente, de lo que sea, tiene autoridad sobre todos los aspectos de la organización y su poder sobre cualquera de ellos es mayor que el del subordinado que se ocupa más cercanamente del asunto.
    Esa mayor capacidad de los niveles intermedios de complejidad para adaptarse pudiera tener algo que ver con esa campana de Gauss. Pero el empleo de “mejor” no parece muy propio de la ciencia.
    Me pregunto si esos genes más influyentes serán también los más antiguos.
    No creo que la nueva visión de esta faceta de la evolución desanime para nada a los disinteligentes. Uno de sus argumentoa favoritos es que los científicos no se ponen de acuerdo en tal cosa o en tal otra, aunque luego pretenden ser científicos y, al menos algunos saben lo suyo. Ya tienen otra más en la que abundar: una teoría, antes aceptada, con su modelo matemático y todo y otra posterior, también con su modelo matemático que intenta ser corroborada y negar la precedente.
    En fin, que conforme analizaba el artículo me ha ido pareciendo más aceptable. Pues lo siento; tendreis que excusarme el rollo. Mil perdones y un saludo de lo más arrepentido.

  11. JAvier:

    El costo en complejidad se refiere a que es más fácil que una mutación produsca un organismo deletereo si el original es más complejo. O sea, si en un barco de madera disparo un revolver dentro es menos probable a que lo hunda a deje inservible un transbordador. Al menos esa era la idea original y lo cierto aunque si los autores del artículo tienen razón no se los puede culpar de nada.

    En cuanto al artículo en si yo prefiero tomarlo con pinzas, despues de todo las especies especializadas en algo siempre llevan las de perder cuando el medio en el que viven cambia. Supongo que todo es una cuestion de escala.

    Saludos.

  12. tomás:

    Gracias, JAvier. Pero, en vez de llamarle “mayor coste de una mutación en un organismo complejo”, ¿no sería más apropiado decirle “menor viabilidad de una mutación …”? Pero bueno, una vez explicado el concepto, lo demás es semántica prescindible.
    Gracias ota vez y saludos cordiales.

  13. RicardM:

    Este es un artículo que da para más de un debate. Cuestiono de entrada el significado que se da a “complejidad”. Entiendo que se refiere a complejidad anatomofisológica. Parece que se ignora la complejidad de la conducta, que también tiene valor adaptativo y que deriva de la complejidad neuronal. En este caso no hay duda: el ser humano es el ser vivo más complejo de la Tierra. Lo cual no significa que su complejidad sea un impedimento para la adaptación, como se desprende de una parte del artículo. Antes al contrario. Estamos proliferando en casi todos los lugares de la superficie terrestre y en algún lugar de superficie acuática y, además, hemos realizado la proeza única de fabricarnos un entorno portátil que nos ha permitido llegar a las profundidades oceánicas y a la superficie de la Luna. No está mal. Paradójicamente estamos “muriendo de éxito” porque al estar especializados en la adaptación a entornos diferentes y cambiantes, nuestra proliferación global sólo esta limitada por los recursos globales. Una vez agotados estos recursos, la especie superviviente será seguramente “menos compleja”. Y vuelta a empezar…
    Saludos cordiales.

  14. NeoFronteras:

    Tomás tiene razón, “pleiotropía” parece más correcta.

  15. JAvier:

    Supongo que tienes razon, sería más apropiado. Supongo que quien inventó la palabra consideraba la dificltad a adaptarse como un costo. Aunque también podría ir por el lado de que un organismo más complejo tiende a consumir más energía.

    Pero en fin, los científicos nunca fuimos buenos a la hora de poner nombres. Ej: “Partícula de Dios”

  16. Juan Díaz:

    Bueno, quizás sea un despropósito pero un complejo computador es mas caro considerablemente que un modelo más simple.
    Pero quizás la naturaleza desconosca el valor de cambio de la ciencia, y la tecnologia neoliberales, y opere de otro modo.
    Y en cuanto, al “diseño inteligente” de hecho muchos planos estan equivocados, y diseños mas toscos o burdos, hechos por no científicos, resultan más duraderos, como hemos comprobado.

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