SUPLEMENTO

[Richard Lewontin] Un programa para la biología

BIOLOGÍA
Ilustración: Mar-Ned Enfoque Rojo

[Richard Lewontin] Un programa para la biología

El pasado domingo 4 de julio fue un día especial para la ciencia, más específicamente la biología, y en particular para quienes bregan por liberar el trabajo científico de las ataduras que le impone el capitalismo. Richard Lewontin, referencia destacada en ambas en ambos horizontes, falleció a los 92 años.

Lewontin nació en 1929 en Nueva York. Se doctoró en Zoología en 1954 y desde entonces publicó una serie de trabajos que revolucionaron el campo de la biología evolutiva. En 1973 Lewontin fue nombrado profesor de Zoología y Biología en la cátedra Alexander Agassiz de la Universidad de Harvard, donde se desempeñó hasta 1998. Fue electo miembro de la Academia Nacional de Ciencias de los EE. UU., pero renunció a los pocos años, en desacuerdo con las investigaciones militares secretas que llevaba a cabo su brazo operativo, el Consejo Nacional de Investigaciones. “La razón profunda, de la cual me di cuenta en ese momento –contó en una entrevista posterior–, es que la existencia de una cosa llamada La Academia Nacional de Ciencias destruye la vida intelectual. La mera noción de que la principal motivación sean premios, grados honorarios, prestigio personal, membresía en academias, realmente me apagaba”.

Sus trabajos académicos han tenido una enorme influencia en el campo de la genética de poblaciones y de la biología evolutiva en general. En genética, demostró la existencia de una gran variabilidad, antes insospechada, en poblaciones naturales. Y en genética humana, que las categorías “raciales” tradicionales solo explican una pequeña fracción de la variabilidad entre individuos, por lo que “la clasificación de las razas humanas no tiene valor social y es potencialmente destructiva de las relaciones sociales y humanas. Dado que ahora hemos visto que esta clasificación no tiene virtualmente valor genético ni taxonómico, no existe justificación para continuar con ella”. En biología evolutiva, Lewontin es conocido junto a Stephen Jay Gould por sus críticas al “programa adaptacionista” en biología, programa que considera que los rasgos de un organismo son mayormente adaptaciones, dejando de lado explicaciones alternativas. Esta crítica se extendió a enfoques como la Sociobiología, la Psicología Evolucionista, y otras formas de determinismo biológico incluyendo la heredabilidad de la inteligencia. Todas ellas líneas de investigación centradas en tratar de explicar el comportamiento y la sociedad como productos de la optimización biológica. Más profundamente, esta crítica se vincula al rechazo de la noción de ambiente como un marco prefijado donde la evolución orgánica ocurre. Por el contrario, como puede verse en el artículo que publicamos a continuación, Lewontin sostiene que el organismo y el ambiente mantienen una relación dialéctica, donde ambos se influyen mutuamente. Actualmente hay un creciente interés por este enfoque en biología, visible en la multiplicación de los estudios sobre fenómenos como la construcción de nicho y las dinámicas eco-evolutivas.

El artículo que publicamos a continuación da cuenta de estas concepciones y forma parte de La biología en cuestión. Ensayos dialécticos sobre ecología, agricultura y salud, coescrito junto a Richard Levins y publicado por primera vez en castellano por Ediciones IPS para su colección Ciencia y Marxismo. Marxistas ambos, Lewontin y Levins veían la dialéctica como una herramienta superadora de los determinismos y reduccionismos que se contrabandean como ciencia para justificar la explotación y la opresión social. Y fueron más que profesores de Harvard. En la introducción a La biología en cuestión señalan: “hemos sido activistas políticos y camaradas en Science for the People; Science for Vietnam; the New University Conference, así como también en los combates librados contra el determinismo biológico y el racismo ‘científico’, contra el creacionismo, y en apoyo al movimiento estudiantil y el movimiento antiguerra. El día en que la policía de Chicago asesinó a Fred Hampton, líder de los Panteras Negras, fuimos juntos a su cuarto todavía ensangrentado y miramos los libros que había en su mesa de noche: fue asesinado por su militancia consecuente y crítica. Nuestro activismo es un recordatorio constante de la necesidad de relacionar la teoría con los problemas del mundo real, así como también de la importancia que reviste la crítica teórica”.

Ilustración: Mar Ned - Enfoque Rojo
Ilustración: Mar Ned - Enfoque Rojo

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UN PROGRAMA PARA LA BIOLOGÍA

Los desarrollos recientes en el seno de la biología y la ciencia social nos plantean la necesidad urgente de abordar la rica complejidad de los fenómenos que estudiamos y, al mismo tiempo, los problemas prácticos de envergadura que más nos preocupan –eliminar la pobreza, promover la salud, la igualdad y la sustentabilidad– exigen que adoptemos una perspectiva integral, dinámica y en varios niveles sobre aquellas problemáticas que se han vuelto habituales. Estos dos campos de conocimiento están tratando de encontrar una manera de escapar del modelo de causación unidireccional, de las categorías a priori, de las jerarquías que imponen “los principios fundamentales” y las rígidas fronteras que separan a las disciplinas, y que han conducido a cometer algunos errores graves en tiempos recientes. La mayoría de estos errores, entre los que se cuentan la revolución verde, la transición epidemiológica, la sociobiología, la reificación de las pruebas de inteligencia y el actual fetichismo del genoma, emanan de la estrechez de miras a la hora de plantear los problemas, al abordar aquello que es variable como si fuera algo constante, e incluso universal, y al brindar respuestas que remiten a un único nivel de análisis [1].

La investigación acumulativa en cada área apunta hacia una alternativa dialéctica, dinámica y compleja, pero las tradiciones teóricas y filosóficas imperantes en el seno de las ciencias, la segregación institucional de las disciplinas, junto a los intereses económicos, son todos factores que se resisten a este desarrollo bastante obvio. Una sola causa es más fácil de patentar que redes complejas de determinación recíproca, y también tiene mejor prensa. Los científicos son recompensados o excluidos según si su trabajo encaja cómodamente con las fronteras de los distintos departamentos, o con las directrices de los programas de financiación, por el hecho de que aquellos proyectos más convencionales y acotados tienen más probabilidades de llegar a conclusiones publicables, dentro de los límites de tiempo que impone el ciclo de renovaciones de contratos y ascensos. Por lo tanto, aunque existan programas interdisciplinarios, transdisciplinarios o no disciplinarios, y todos los institutos estén abocados a estudiar la complejidad, las ciencias en su conjunto todavía se siguen tropezando con los obstáculos que todos conocemos.

El mayor logro teórico que aportó el proyecto del genoma fue la refutación de su mayor ambición: que el mapeo de las secuencias de ADN nos brindaría un mapa de todas las características interesantes del organismo, de la vulnerabilidad a las enfermedades, de las conductas individuales y grupales, además de explicarnos el origen de la vida. La fuente de error radica en que siguen repitiendo el mantra de que “los genes determinan a los organismos”, porque “fabrican” las proteínas y estas “fabrican” a los organismos. Incluso aunque hagamos a un lado la abrumadora importancia que tiene el hecho de que los organismos sean el subproducto de procesos que dependen de manera dialéctica e interactiva de los genes, del ambiente, y de eventos azarosos que ocurren durante el desarrollo, el error comienza en el nivel molecular. No hay ninguna secuencia de ADN que contenga toda la información necesaria para la síntesis de una proteína. Una secuencia de ADN contiene una receta para armar la secuencia de aminoácidos contenida en un polipéptido, pero ese polipéptido debe plegarse hasta alcanzar una estructura tridimensional, convirtiéndose así en una proteína, y existen múltiples valores de energía mínimos necesarios para consumar este resultado. La consecuencia particular que se obtenga depende de las condiciones celulares, de la presencia de las denominadas chaperonas, así como de otras moléculas y estructuras celulares. Pero la secuencia de ADN de un gen no siempre contiene toda la información suficiente como para determinar la secuencia de aminoácidos del polipéptido. En algunos organismos, como los flagelados, se requiere la edición del ARN mensajero transcrito a partir del ADN, un mensaje que no contiene toda la información sobre la secuencia de aminoácidos que se va a ensamblar. Esta edición puede precisar la inserción de muchos nucleótidos faltantes de la secuencia de ARN, o puede resultar en una reorganización de los bloques que componen la secuencia de ARN mensajero en una secuencia final que luego es traducida en una secuencia de aminoácidos. Por lo general, antes de que una secuencia de aminoácidos se convierta en una proteína con un rol definido en la estructura y el metabolismo celular, cada uno de los aminoácidos debe ser modificado químicamente, hay que “podar” la secuencia, o bien hacer que otras secuencias de aminoácidos se acoplen a ella (lo que se llama modificación postranscripcional).

La alternativa a la secuencia unilineal es el circuito de retroalimentación, en el cual todos los elementos de la secuencia tienen el mismo rango. Incluso la distinción entre el genoma y el soma, que es útil en el campo de la genética de transmisión, es engañosa cuando abordamos la discusión sobre el desarrollo y la evolución. Por el contrario, tenemos que enfrentarnos a un sistema más complejo que opera en varios niveles, en el cual el genoma, el proteoma, el conjunto de los rasgos, de la conducta y la sociedad existen en vínculos de retroalimentación recíprocos dotados de una dinámica compleja, no lineal, en lugar de la secuencia simple ADN » ARN » proteína » rasgo.

En el contexto de la genética, la primera retroalimentación tiene lugar a nivel celular, donde el ARN, la proteína y los metabolitos interactúan con las secuencias de ADN para regular el ritmo, la tasa y la localización de la conversión celular de la información contenida en las secuencias de ADN en proteínas. Gran parte de esta retroalimentación es una consecuencia de cambios físicos en el organismo que emanan de los eventos del desarrollo en sí. Los cambios en el número, la forma y la localización de las células, junto con la síntesis de proteínas dentro de las mismas, afectan los procesos en curso en las células vecinas. Pero estos cambios que se producen dentro del organismo alteran el medio externo, que a su vez impacta sobre el desarrollo y el metabolismo del organismo en sí.

Al mismo tiempo, los resultados experimentales y las nuevas tecnologías de mapeo funcional del cerebro muestran la sorprendente plasticidad que posee el sistema nervioso central y la diseminación de casi todas las actividades interesantes por todas las regiones del cerebro. Esto no niega que haya regiones cerebrales especializadas, pero arroja dudas sobre la rigidez de las fronteras tradicionales y la repetida invocación del “cableado” como principio explicativo, al tiempo que cuestiona las reiteradas afirmaciones acerca de que cada nueva región evolutiva del cerebro deja intacta a las que le precedieron y limita sus funciones previas. El área límbica de los humanos no es un vestigio fósil de la Era Mesozoica, la parte reptil del cerebro que se supone que es la parte más profunda en nosotros, en un sentido que excede lo anatómico. La moderna amígdala recibe señales de la corteza, tiene que lidiar con nuevos patrones de estimulación y ha evolucionado en este contexto nuevo. Hoy en día, todos los biólogos acuerdan, en principio, en que el organismo depende tanto de procesos internos como del medio que lo rodea. Pero la distinción entre interno y externo es permeable. El “ambiente” penetra dentro del organismo: cada parte de este constituye un ambiente para las restantes partes. Incluso dentro del útero, los gemelos monocigóticos, que comparten el mismo interior de la misma madre, pueden habitar entornos muy diferentes si están adosados a coriones separados, y son más diferentes aún si comparten un mismo corión. La voz de la madre afecta al feto de un modo tal que torna lo “innato” en una cosa muy diferente de lo “genético”.

C. H. Waddington escribió sobre la asimilación genética, un proceso mediante el cual un rasgo que depende de un estímulo externo se torna “genético” cuando se baja el umbral de la señal para su aparición, hasta el punto en que esa señal está presente en todas las circunstancias compatibles con la vida. Es así que aparecen callosidades en las patas de los avestruces al nacer, antes de que el estrés que genera caminar pueda inducir su formación. La selección natural ha favorecido esta aparición incondicionada de las callosidades, que luego protegen al pichón del daño que podría sufrir durante el desarrollo de callosidades a partir del estrés externo.

El punto de vista complementario de este proceso es que una parte de lo “externo”, que es casi universal, puede ser incorporada al sistema en desarrollo como una suerte de tegumento externo. Entonces sus consecuencias serían consideradas como parte del “cableado”. Se necesita de la estimulación sensorial para formar ciertos rasgos casi universales del cerebro, como la organización de la corteza visual y, en el caso de los animales sociales, la actividad de los cuidadores adultos juega un rol vital en el desarrollo de los miembros jóvenes.

Finalmente, esto plantea algunas cuestiones acerca del surgimiento del sistema nervioso a partir de mecanismos aparentemente pasivos de estímulo-respuesta, y su ulterior transformación en una red neural capaz de actividad espontánea. La estabilidad y la dinámica de esta red dependen de relaciones entre circuitos de retroalimentación positivos y negativos de largo y corto alcance (las secuencias de excitación y las de inhibición). Para que el sistema nervioso pueda funcionar, la actividad de excitación debe prevalecer en primer lugar, y luego debe ser morigerada por las vías de inhibición, más lentas, con el fin de contener la actividad. Pero actividades más complejas requieren un número enorme de conexiones sinápticas, para hacer más distinciones en el entorno e iniciar respuestas más diferenciadas y complejas. Por lo tanto, un sistema que puede hacer un montón de cosas como respuesta a estímulos externos debe tener muchas vías de inhibición. Si la conectividad de la red es lo suficientemente grande y el número total de neuronas lo es también entonces las mismas condiciones que mantienen todo dentro de límites acotados provocarán inestabilidad local, o sea actividad espontánea.

Al examinar la revolución verde, vemos que una visión basada en un modelo de causalidad unidireccional conduce a anticipar que como las pasturas necesitan nitrógeno, un genotipo que lo consuma más será más productivo; que como los pesticidas matan a las plagas, su uso en gran escala protegerá a los cultivos; y que dado que la gente consume alimentos, un incremento del rendimiento aliviará el hambre en el mundo. En cada caso, las inferencias lineales sonaban convincentes. Los resultados contraintuitivos se produjeron a causa de senderos que se bifurcaron desde el principio: el incremento en el rendimiento del trigo fue en parte logrado cruzando plantas enanas que son más vulnerables a las malezas y la inundación; la eliminación de las plagas fue de la mano de la eliminación de sus enemigos naturales y su reemplazo aumentos del rendimiento alentaron a que se redujera la superficie disponible para el cultivo de legumbres. El paquete tecnológico compuesto por fertilizantes, pesticidas, irrigación y mecanización fomentó la diferenciación de clases en el campo y el desplazamiento de los campesinos.

Cuando un sistema complejo sufre alteraciones –por ejemplo, al añadir un medicamento a un sistema fisiológico– el impacto se cuela por muchas vías diferentes. Algunas vías pueden amortiguarlo, otras amplificarlo, y otras incluso invertir su accionar, lo que conduce a un resultado opuesto al que esperábamos (el Ritalin se usa tanto como estimulante y como calmante). Cuanto más fuerte es la medicación, cuanto más efectivo es el efecto buscado, mayores son las probabilidades de que tenga efectos inesperados severos.

Una estrategia para evitar estos tipos de errores que estamos discutiendo partiría de los siguientes postulados:

1. Lo verdadero es el todo. Por supuesto, no podemos realmente contemplar el todo, pero esto nos alerta sobre plantear un problema en la forma más amplia posible, con ulteriores ramificaciones de largo alcance. Por ejemplo, podemos escribir una ecuación para dar cuenta de una población de presas:

Población de presas = a – b (población de depredadores)

Aquí el predador es una variable independiente y la presa, la variable dependiente. Si nosotros las medimos cuidadosamente, podemos encontrar el coeficiente de regresión b y “dar cuenta” de una gran porción de la varianza. Pero el depredador es algo dado desde afuera del modelo. Siempre tenemos que preguntarnos, ¿dónde está el resto del mundo? En este caso podemos comenzar considerando que el depredador está determinado por su presa y tener un flujo de retroalimentación negativo. Esto nos brinda una comprensión más rica porque muestra la determinación mutua, y nos permite ver el patrón de covariación del depredador y la presa cuando el resto del mundo hace su entrada por medio de una de las dos especies. La primera ecuación no es “errónea”. Ajusta la población de presas al nivel del depredador en forma tan precisa como podemos, pero también es una forma empobrecida de contemplar la naturaleza.

2. Reconocer que no todo en el mundo es relevante para todo lo demás. La muerte de una mariposa no tiene efectos palpables sobre el resto de los seres vivos. Debemos encontrar las fronteras que separan los subsistemas, dentro de los cuales hay interacciones efectivas y entre los que también hay una independencia genuina. Este proceso de “diseccionar la naturaleza por sus articulaciones” es una de las tareas más difíciles para la biología porque los mismos objetos materiales, moléculas, células, individuos y poblaciones, pertenecen a múltiples subsistemas funcionales, dependiendo del proceso que estemos estudiando.

3. Las cosas son como son porque acabaron por ser así, no han sido siempre así, ni tampoco es necesario que sean de este modo. La historia cuenta, tanto en el corto plazo, cuando estudiamos el desarrollo de individuos específicos; en el mediano plazo, cuando estudiamos los ensamblajes de individuos en poblaciones y ecosistemas; y en el largo plazo, a nivel de la evolución.

Nos surgen tres preguntas: ¿por qué las cosas son como son en lugar de ser un poco diferentes (la cuestión de la homeostasis, la autorregulación y la estabilidad)? ¿Por qué las cosas son como son en lugar de ser muy diferentes (la cuestión de la evolución, la historia y el desarrollo)? ¿Y cuál es la relevancia que esto tiene para el resto del mundo?

Este capítulo fue publicado por primera vez, con algunas modificaciones, como Levins, R. y Lewontin, R. “A Program for Biology”, Biological Theory 1, N.º 4, 2006, pp. 1-3.

Introducción y edición: Juan Duarte y Santiago Benitez


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NOTAS AL PIE

[1La transición epidemiológica es la noción de que, a medida que los países se desarrollaran, las enfermedades infecciosas disminuirían y las enfermedades crónicas se convertirían en el principal problema de salud.
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