Los geofísicos han descubierto que su teoría
favorita de una dínamo para el campo magnético de la tierra es menos sostenible
de lo que creían, lo que los deja perplejos acerca de cómo nuestro planeta ha
retenido su campo magnético durante el «tiempo geológico».
El campo magnético de la tierra es un factor crucial para proporcionar un medio acogedor para la vida en nuestro planeta. Sus propiedades plantean un desafío al concepto de su existencia durante las supuestas «eras geológicas». Imagen de NASA, realizada por el Dr. Nikolai Tsyganenko
En
la revista Nature aparecía lo siguiente: «Nuevos cálculos exponen
que la resistencia eléctrica del núcleo
de hierro líquido de la Tierra es inferior a lo que se creía. Estos
resultados llevan a una reevaluación
de cómo se ha generado y mantenido el
campo magnético del planeta con el paso del tiempo.» Estas
palabras son de Bruce Buffett,1 que reseña un artículo de Pozzo et
al. en el mismo número.2 Y estos autores manifiestan que sus
resultados tienen unas consecuencias significativas:
Unas estimaciones
revisadas de σ y k calculadas directamente a
condiciones del núcleo tienen unas consecuencias fundamentales para la
evolución termoquímica de la Tierra profunda. Nuevas estimaciones de las
necesidades energéticas para la geodínamo sugieren un flujo
de calor en la Discontinuidad de Gutenberg [el límite entre el manto y el núcleo
de la Tierra] en la gama alta de lo que se considera razonable para la
convención del manto a no ser que pueda sustentarse una acción de dínamo muy
marginal, en tanto que un núcleo interior primordial es sólo posible con una
concentración significativa de elementos radiogénicos en el núcleo. Hay objeciones a un alto flujo de
calor en la Discontinuidad de Gutenberg y también a un calentamiento
radiogénico en el núcleo, pero uno de estos dos factores parece
inevitable si vamos a tener una dínamo. Si el núcleo interior es reciente, estos altos
valores de conductividad proporcionan problemas adicionales para el
mantenimiento de una dínamo impulsada sólo termalmente. Además también parece inevitable
la existencia de una capa termalmente estratificada en la parte superior del
núcleo. Unos modelos viables de historia térmica que produzcan capas delgadas
estables y un núcleo interior con una edad de ~1 Gyr [mil
millones de años] probablemente exigirán una tasa bastante rápida
de enfriamiento y un cierto calentamiento radiogénico. La presencia de una capa
estable y los efectos asociados con una mayor conductividad eléctrica tienen
unas significativas implicaciones para nuestra comprensión de la variación
secular geomagnética.
Esto parece indicar que la tesis de una geodínamo es «una
teoría en crisis» con dos requisitos que resultan incongruentes con el
mantenimiento de una dínamo durante toda la supuesta edad de la Tierra.
Buffett deja este resultado como un «extraordinario» desafío
a la actual teoría y concepción, no sólo para nuestra Tierra, sino para todos
los planetas, incluso los que orbitan otras estrellas:
Es extraordinario
que un modesto cambio en la conductividad térmica pueda tener un efecto tan espectacular sobre la dinámica del núcleo de la Tierra. Más
generalmente, el estudio más reciente revela cómo las propiedades del hierro
líquido hacen que la operación de dínamos
magnéticas en los planetas terrestres sea aún más precaria de lo que se creía
antes. Nos quedamos con el desafío de comprender cómo la Tierra ha conseguido
mantener su campo magnético a lo largo de la mayor parte del tiempo geológico.
1. Bruce Buffett, “Earth science: Geomagnetism under scrutiny,” Nature 485 (17 May 2012), pp. 319–320,
doi:10.1038/485319a.
2. Pozzo, Davies, Gubbins and Alfè, “Thermal and electrical conductivity
of iron at Earth’s core conditions,” Nature 485 (17 May 2012), pp. 355–358,
doi:10.1038/nature11031.
¿Pero dónde estaban? Los geólogos creacionistas han estado señalando estos
problemas durante décadas. Pero, como suele suceder, no reciben crédito alguno.
Se ha encontrado una explicación no evolutiva para un
ejemplo clásico que presentaban los evolucionistas: el mimetismo en las
mariposas.
Formas de Heliconius numata,H. melpomene y H. erato. Imagen cortesía de PLoS, Creative Commons.
Las
mariposas Heliconius son bien conocidas por tener unos patrones de
las alas casi idénticos entre especies. Anteriores explicaciones evolucionistas
implicaban el desarrollo independiente de estos patrones mediante mutación y
selección natural. Ahora, un nuevo artículo en Nature expone que las mariposas comparten los genes para dichos
patrones mediante hibridación.1
PhysOrg
recapitulaba así estos sorprendentes resultados:
La participación genética compartida entre especies, según creen los
investigadores, es resultado de una hibridación. Considerada como algo sumamente infrecuente, en particular en
animales, la hibridación ocurre cuando insectos de dos especies diferentes
hibridan en estado silvestre.
La descendencia híbrida
resultante comparte rasgos tanto con la madre como con el padre. Aunque a menudo se consideran callejones
evolutivos sin salida, los híbridos pueden ocasionalmente cruzarse con una
especie progenitora, introduciendo en este proceso nuevos genes que pueden
ayudar a poblaciones a adaptarse a medios nuevos o cambiantes.
¿Qué significa esto para el evolucionismo darwinista?
«Lo que
demostramos es que una especie de
mariposas puede conseguir sus genes de su patrón de color protector ya listos
procedentes de una especie diferente por hibridación (o cruce) con ella —un proceso mucho más rápido que si se tiene
que evolucionar los patrones de color a partir de cero», decía Kanchon
Dasmahapatra, un investigador posdoctoral en la Facultad Universitaria del
Departamento de Londres de Genética, Evolución y Medio Ambiente, y un coautor
del artículo.
«Este proyecto realmente
cambia nuestra manera de pensar acerca de la adaptación en general», dijo Marcus
Kronforst, un Becario Bauer en Harvard, que participó en la secuenciación. «Los
biólogos evolutivos a menudo se preguntan si especies diferentes usan
los mismos genes para generar rasgos similares, como los patrones miméticos de
las alas de las mariposas Heliconius. Este estudio nos muestra que a veces unas
especies diferentes no sólo usan los mismos genes, sino los mismos tramos de ADN, que transmiten mediante hibridación».
El artículo de Nature
no tenía nada que decir sobre mutación y selección natural. En lugar de ello,
como lo muestran estos extractos, describía la extensión de la adaptación por
medio del movimiento de genes (lo que se conoce como introgresión), no mediante
neodarwinismo:
Estos patrones serían muy
difíciles de explicar en términos de una evolución convergente de sitios
funcionales o de fluctuaciones coalescentes al azar. En lugar de esto,
nuestros resultados implican que unos elementos derivados de patrones de
colores han experimentado una introgresión entre formas tanto
rayadas como tipo erato de la H. timareta
y de la H. melpomene ...
Hemos demostrado un repetido intercambio de regiones
adaptativas grandes (~100-kb) entre múltiples especies en
una reciente radiación …
Aunque se había sospechado durante mucho tiempo que la introgresión pudiera
ser un factor importante en las radiaciones evolutivas, nuesstros
resultados a partir del bioma terrestre más diverso del planeta sugiere que la introgresión adaptativa es
más dominante de lo que se creía hasta la fecha.
Esto nos deja con una pregunta evidente: ¿Cómo consiguió
evolucionar la primera mariposa el patrón completo, a partir de cero?
1. The Heliconius Genome Consortium, «Butterfly genome reveals
promiscuous exchange of mimicry adaptations among species», Nature (publicado en
línea el 16 de mayo de 2012), doi:10.1038/nature11041.
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mediante hibridación no es evolución neodarwinista. ¿Cuántos libros de texto
han usado el mimetismo en las mariposas como ejemplo de darwinismo en acción?
Ahora, los científicos tienen que considerar que los genes para estos patrones
de colores ya estaban para empezar, «listos». Aprendemos que las mariposas
tienen la capacidad de intercambiar y compartir la información genética
preexistente. Esto deja sin resolver la cuestión de la procedencia de la
información en un principio.
Los
darwinistas podrían responder que este proceso ayuda a la supervivencia de los
más aptos. Bien, sí ... ¿y qué? Esto sigue sin
responder a la pregunta sobre el origen de la información. Estos datos ajustan
igual de bien, por no decir que mejor, que el argumento de que el diseño
inteligente permite la adaptación mediante mecanismos que permitan compartir
una información genética beneficiosa. Es un robusto rasgo de diseño, no una
innovación evolutiva.
Observemos
que los científicos confiesan que habían sospechado durante mucho tiempo que la
introgresión podría ser importante en «radiaciones evolutivas», porque era
difícil creer que una «evolución convergente» pudiera generar estos patrones «a
partir de cero». Pero si no es evolución por medios neodarwinistas, no es una
radiación evolutiva, y tampoco es evolución convergente. Lo que tenemos es diseño
por designio en todo momento.
Se debe observar además que decían que estos sucesos de hibridación tuvieron lugar en tiempos
recientes. No dicen cuán recientemente, pero es evidente que la hibridación
puede suceder en una generación. ¡Presto!: información instantánea en el
genoma, «lista» para su uso para una mejor supervivencia.
No
podemos dejar pasar este reportaje sobre mariposas sin recordar que se pueden
ver las mariposas Heliconius, y muchas otras hermosas especies, en la
última obra maestra de Illustra, Metamorphosis, disponible
en metamorphosisthefilm.com.
El fenómeno de la convergencia ha sido reconocido en la
morfología externa (p. ej.La forma hidrodinámica
de tiburones y marsopas), en detalles estructurales (p. ej.la
construcción del ojo vertebrado y del de los pulpos en forma de cámara), y
en muchos otros aspectos funcionales de los organismos (p.ej.los
sistemas de ecolocación usados por murciélagos y ballenas). En los libros
de texto y en la divulgación científica popular, la convergencia recibe a
menudo una explicación desde una perspectiva darwinista, en la que se invocan
unos pasmosos poderes de selección natural. Sin embargo, bien lejos de ser una
curiosidad que sale de vez en cuando, la convergencia parece ser un rasgo
generalizado del mundo de lo viviente. Un paladín de esta perspectiva es el
Profesor Simon Conway Morris, un paleontólogo evolutivo de la Universidad de
Cambridge, que está activo contribuyendo al debate y acumulando una base de datos online de ejemplos
específicos.
Las semejanzas entre diferentes tipos de animales y de
plantas son ejemplos de convergencia (fuente aquí)
Esta entrada de blog está motivada por un artículo de
opinión en EMBO Reports, donde Conway Morris llama la atención a unos
extraordinarios ejemplos de convergencia extraídos del campo de la biología
molecular. Tanto si consideramos sistemas para visión como para sonido u
olfato, las moléculas que tienen una función crucial en la conversión de
estímulos a señales eléctricas presentan algunas semejanzas fundamentales. Por
ejemplo, para posibilitar la visión se emplean opsinas en todo el reino animal.
«No sólo pertenecen [las opsinas]
a la vasta familia de receptores acoplados a proteínas G (GPCRs por sus siglas
en inglés), sino que no es algo accidental que, en oídos y narices, unas
proteínas transmembranales relacionadas con las siete hélices canónicas también
están dispuestas para transducir sonidos y olores a señales eléctricas y en
último término a la sensorialidad consciente.»
Pero el punto central que expone Conway Morris tiene que ver
con los sistemas de olfato que se encuentran en insectos:
«Un componente, concentrado en las
sensilias celocónicas, tiene la función de detectar moléculas como el alcohol y
el amoníaco. Aquí, la maquinaria depende de los receptores ionotrópicos de
glutamato. Este parece ser un caso clásico de cooptación porque no sólo son
estos receptores antiguos, sino que también exhiben unos fascinantes vínculos
con receptores sinápticos. Sin embargo, el grueso de la capacidad olfativa se
dirige a una serie de proteínas transmembranales. A primera vista, completas
con sus siete hélices que atraviesan la membrana sensorial, se parecen
tranquilizadoramente a las siempre fiables GPCRs. ¡Excepto que no lo son! Echemos
una segunda mirada y observemos luego que estas proteínas están yuxtapuestas de
modo que el amino-terminal es citoplasmático y el carboxi-terminal es
extracelular. Esto es completamente contrario a las GPCRs, pero ¿representa ciertamente
una diferencia trivial? Al contrario. Agazapado en la «nariz» del insecto hay
un canal catiónico ionotrópico que a primera vista parece prácticamente
idéntico a una GPCR pero que carece totalmente de relación con las mismas.»
Así, los insectos exhiben una «mímica casi perfecta» en este
elemento en sus sistemas olfativos. Para Conway Morris, el interesante
corolario es que volver a tocar la cinta de la vida no lleva a algo
radicalmente diferente, porque los resultados finales son «muy iguales». Este
es el primero de los mensajes que surgen de la convergencia.
«Con respecto a la proteína
receptora, francamente, ¿a quién le preocupa si es una GPCR o una proteína de
canal iónico ionotrópica? Carecen totalmente de relación entre sí, pero el
hecho con mucho más extraordinario es que, en términos de transducción, el
sistema evidentemente no tiene alternativa. La molécula tiene que ser una
proteína transmembranal de siete hélices; esta es la molécula apropiada. La
evolución se encuentra con el designio: Darwin y Platón se abrazan.»
Poner a Darwin al lado de Platón es algo insólito en la
literatura científica contemporánea. El comentario «la evolución se encuentra
con el designo» es parejamente digno de mención. ¿Qué intención hay en estas
palabras? Normalmente, la evolución darwinista se presenta como una explicación
completa de la apariencia de designio, de modo que la mayoría de darwinistas se
estarán rascando la cabeza y preguntándose si Conway Morris entiende realmente el
darwinismo. De esto vamos a dar un ejemplo más abajo.
No obstante, la implicación del abrazo de Darwin a Platón es
que ambos han estado alejados demasiado tiempo, y que la vía hacia la
reconciliación es por vía de la convergencia. Los darwinistas han desarrollado
una perspectiva sobre las transformaciones evolutivas que se asemeja a un paseo
aleatorio. No hay dirección, ni objetivo, ni arquitectura determinante. Las
tensiones entre esta manera de ver la situación y la perspectiva desarrollada
por Conway Morris quedan bien expresadas en su párrafo introductorio:
«¿De qué manera describiremos
mejor la evolución? Como la andadura de un borracho, una parranda vacilante de
mil millones de años interrumpida por caídas de espalda, acompañadas de un
incoherente parloteo Becketiano? ¿O como la carrera enérgica, grácil y
controlada de un galgo, que corre por los estrechos carriles del paisaje
darwinista? La respuesta de la mayoría de los biólogos sería “mascullando y
barajando”, pero quizá la próxima vez que abramos nuestro Darwin deberíamos también
subir el volumen de La cabalgata de las
Valquirias.»
Así, ¿qué relevancia tiene Platón para la biología
evolutiva? La filosofía de Platón invocaba una inteligencia trascendente, y la
racionalidad estaba asociada con la mente, no con la materia. Aunque el azar y
la necesidad tienen sus lugares en el mundo, forman parte de un contexto más
amplio gobernado por la sabiduría última. Platón habló de Formas ideales que
representan la esencia de lo que vemos a nuestro alrededor. Las Formas ideales
representan la realidad; los objetos que se observan son derivados
transitorios. A un crítico que dijo: “Yo veo caballos concretos, pero no la
equinidad”, Platón le respondió: “Esto
se debe a que tienes ojos, pero no inteligencia”. Así, esta es la
contribución de Platón a la biología evolutiva: la convergencia señala a una
esencia más allá de lo concreto. Este es el contexto más amplio que puede ser
fácilmente perdido de vista por los que no están acostumbrados a contemplar la
trascendencia o que están ideológicamente opuestos a dicho concepto».
De esto sigue que no hay sustancia en la famosa afirmación de Gould
de que si se volviera a tocar la cinta de la vida, se llegaría a un diferente
conjunto de formas orgánicas. Para Conway Morris, volver a tocar la cinta de la
vida dará las mismas esencias —las mismas Formas ideales. La omnipresencia de
la convergencia lo garantiza. Incluso si hubiera vida en otros planetas,
seguiría los mismos patrones:
«Tened la seguridad de que en Threga
IX —aquel encantador y pequeño planeta justo a la izquierda de Arturo— habrá
unos ojos que resplandecerán y unas narices que se fruncirán bajo un sol
extraño. Podemos ahorrarnos todo el fastidio de una costosísima excursión
extraterrestre. Podemos estar bien seguros de que en aquellos ojos y narices
alienígenas habrá una proteína transmembranal de siete hélices dedicada a
decirle a su propietario que la puesta de sol es roja y que la cena está casi
lista.»
Estas cuestiones son sumamente significativas por dos
razones. La primera tiene que ver con la forma atrincherada en que los
darwinistas promueven los conceptos de azar, accidentes e improbabilidad. En el
momento de escribir esto, la publicación New Scientist acaba de
publicar un artículo sobre duplicación génica en el linaje de los homínidos que
se considera como crucial para comprender la inteligencia humana. El editorial
que lo acompaña se entusiasma con la idea de que la existencia de la humanidad
es resultado de unas duplicaciones génicas accidentales. Como lo demuestra el
extracto que se cita a continuación, no hay aquí ninguna indicación de que
Darwin se acerque a Platón. En lugar de esto, aquí tenemos un ejemplo de Darwin
pegando un portazo a la cara de Platón y de su insistencia en que nuestra
humanidad reside enteramente en nuestros genes.
«Cuanto más aprendemos acerca de
nuestra ruta evolutiva desde los simios a los humanos, tanto más pasmosa
parece. Hace alrededor de 3,5 millones de años, un gen involucrado en el
desarrollo del cerebro se duplicó en uno de nuestros antecesores. Como un
millón de años después volvió a hacerlo. Estos genes duplicados desempeñan
ahora un papel crucial en el diseño de nuestros grandes y potentes cerebros. La
doble duplicación se une a un puñado de otras mutaciones —notablemente en el
FOXP2, también conocido como «gen del lenguaje»— que parece habernos dotado de
unos rasgos singularmente humanos. No es ninguna exageración decir que estos
son los genes que nos hacen humanos. A un nivel que no es muy sorprendente. Las
diferencias entre humanos y chimpancés están evidentemente codificadas en el
ADN, con mucha probabilidad en genes que determinan la arquitectura del
cerebro. Pero a otro nivel nos hace comprender la pasmosa improbabilidad de
nuestra existencia. La esencia de la humanidad se reduce mayormente a un puñado
de mutaciones aleatorias, donde cada una de ellas sucede por azar» (Fuente: We
are the improbable ape [Somos el simio improbable])
La segunda razón para decir que estas cuestiones son
significativas es porque tienen implicaciones educativas. ¿Cómo van los
maestros a manejar las grandes cuestiones que están siendo discutidas
activamente en la comunidad científica? Entre ellas se incluyen cuestiones
fundamentales acerca del sentido y propósito de la existencia, cómo comprender
el designio en el cosmos, la significancia de la humanidad, el fundamento de la
moralidad y de la ética, nuestra experiencia sobre la conciencia y el libre
albedrío, y una multitud de cuestiones relacionadas. Todas estas cosas están
recibiendo atención dentro de las disciplinas científicas. Centrémonos por un
momento en la naturaleza de la humanidad. ¿Somos acaso unos accidentes
improbables de la historia? ¿Se explica la conciencia (en principio) mediante
la genética? No es difícil encontrar respuestas afirmativas de parte de
científicos a estas preguntas. Sin embargo, cualquier científico que responda
con un «¡No!» cae bajo la acusación de que está motivado por su religión y que
sus perspectivas religiosas no tienen lugar en el aula. De hecho, esto le sucedió
a Conway Morris. En 2009 escribió un artículo de divulgación en el diario
británico The
Guardian, donde se expresaba así:
«¿Cómo vamos a explicar la mente?
Darwin abordó esto con mucha torpeza. ¿Podía confiar en sus pensamientos más
que en los de un perro? [...] A fin de cuentas, ser producto de una evolución
no nos da ninguna garantía de que lo que percibimos como racionalidad, y
ciertamente una racionalidad que la ciencia y las matemáticas emplean con un
éxito casi vertiginoso, tiene como su base ninguna otra cosa que un capricho
del azar. Pero si el universo es realmente el producto de una Mente racional y
la evolución es simplemente el motor de búsqueda que al conducir a la
sensibilidad y a la conciencia nos permite descubrir la arquitectura
fundamental del universo —un punto que muchos matemáticos sienten
intuitivamente cuando hablan de la irrazonable efectividad de las matemáticas— entonces
las cosas no sólo comienzan a tener mucho mejor sentido, sino que resultan
también mucho más interesantes. Adiós al lúgubre nihilismo, a las frías
certidumbres de que todo carece de sentido.»
Esto recibió varias y vigorosas respuestas de parte de
científicos comprometidos con la tesis naturalista (es decir, que la naturaleza
es todo lo que existe). Uno de estos era el profesor Jerry Coyne, que escribió
una entrada de blog con el título Simon
Conway Morris se hace creacionista.
«Enfrentándose a Conway Morris,
hay muchos que piensan que la conciencia es “material” en el sentido de que
surge de causas puramente materiales en un objeto material: el cerebro. La
comprensión de cómo y por qué evolucionó la conciencia son problemas difíciles,
pero echar las manos arriba en desesperación y decir “Dios lo hizo” es una
solución absurda. ¡Dad a los biólogos otro siglo de investigación en el
cerebro, por favor! [...] Conway Morris se está apartando aquí de la senda de
la ciencia, pero sencillamente no lo puede remediar. Es un cristiano
comprometido, y tiene que encontrar alguna manera para demostrar que la
evolución de los humanos fue inevitable.»
No es mi propósito aquí analizar estos comentarios, sino más
bien exponer su pertinencia en lo relativo a la educación. Por ahora tenemos el
punto de vista de Coyne que los legisladores y diseñadores de políticas
consideran como «ciencia», mientras que la perspectiva de Conway Morris es considerada
como «religión». La verdad es que tanto Coyne como Conway Morris han
desarrollado unas posturas que pueden defenderse desde criterios científicos, y
que ambos llevan una cosmovisión religiosa a su ciencia (la de Coyne es el
ateísmo, la de Conway Morris es cristianismo). El verdadero problema es que los
científicos ateos han conseguido excesiva influencia, porque han secularizado
la ciencia y la han convertido en un instrumento para promover su filosofía
naturalista. Esto los deja abiertos de par en par al sesgo de confirmación —todos los datos se interpretan para
confirmar su cosmovisión naturalista. La educación no debería ser un campo de
batalla de las cosmovisiones. Que se enseñen los datos y que los maestros sean
libres de ayudar a sus estudiantes a examinar todas las hipótesis con un mérito
intelectual que evalúe estos datos. Esto significa un cambio de dirección para
muchos países, desde luego, generalmente hablando, en Occidente. Para más
acerca de Conway Morris, véase un breve videoclip en inglés aquí.
Él razona que el mundo a nuestro alrededor da abundantes señales de haber sido
estructurado, y nos invita a considerar si podemos identificar cosmovisiones
coherentes con estos datos.
Molecules
of choice? [¿Moléculas apropiadas?]
Simon Conway Morris EMBO reports, 13, 281 (28 de febrero de 2012) |
doi:10.1038/embor.2012.21
[El párrafo introductorio aparece citado más arriba]
Recientemente he estado leyendo el libro de George McGhee Convergent Evolution: Limited
Forms Most Beautiful[Evolución Convergente: Las formas
limitadas, las más hermosas]. El libro de McGhee es una lectura apasionante, y
cita favorablemente los trabajos de Michael Denton y de Douglas Axe, ambos
científicos favorables a la tesis del Diseño Inteligente y bien conocidos por
los lectores de ENV. El libro
documenta una multitud de casos de evolución convergente (homoplasia),
el fenómeno de una evolución repetida. Cuando se cree que la semejanza ha
aparecido debido a una descendencia común, las características en cuestión se
consideran «homólogas». Cuando se considera que la semejanza ha surgido por
otras causas que la de descendencia común, dichas características son
designadas como «análogas».
Los que se suscriben a una descendencia universal común
interpretan la semejanza biológica de secuencias, estructuras y anatomía como
resultantes de la descendencia con modificación a partir de un origen ancestral
común. Los proponentes del D.I que cuestionan la descendencia común suelen
interpretar la semejanza biológica como resultante de un plan común. ¿Hay
alguna manera de evaluar cuáles de estas dos hipótesis en competencia concuerda
mejor con los datos?
Si tomamos estas semejanzas como indicativas de descendencia
común, entonces se esperaría ver una exhibición de una distribución jerárquica
anidada, cuanto más uniforme mejor. En otras palabras, los patrones de
distribución de esta semejanza deberían corroborar mutuamente un sólo árbol
filogenético. Desde luego, podría haber desviaciones ocasionales respecto de
dicho árbol, resultado de fenómenos como una selección incompleta de linajes.
No sería de esperar una presencia dominante de un elevado grado de semejanza
—lo que se consideraría normalmente como «homología»— que no se pudiera explicar decididamente dentro del marco de una
descendencia común. Pero esto es en
realidad lo que sí se observa.
Quizá los ejemplos más impresionantes de evolución
convergente son los que aparecen a nivel molecular —los de secuencias
aminoácidas o incluso de nucleótidos. Sin embargo, la evaluación de hasta cuán
generalizada está la convergencia a nivel de secuencias de nucleótidos es cosa
difícil, debido a una carencia de datos disponibles. De hecho, Castoe et al.(2010) señalan que «los
genomas nucleares completos de los vertebrados siguen siendo decenas, no
centenares».
Aun así, la poca cantidad de datos de que sí disponemos proporcionan unos
resultados sorprendentes. Un ejemplo de estas convergencias, documentado por Zhang (2006),
es el caso de la RNasa pancreática de los monos colobinos africanos y de los
monos colobinos asiáticos (que se cree que divergieron hace unos 13 millones de
años). Se dieron tres sustituciones idénticas de nucleótidos en la codificación
del ADN en los dos linajes. Esto resultó en un descenso del pH de la máxima
actividad ribonucleolítica de la enzima de 7,4 a 6,3, permitiendo a la enzima
funcionar en condiciones más acídicas de lo normal, y haciéndola perfectamente
apropiada para el intestino delgado.
Además, Cuevas
et al.
(2002) han documentado, en retrovirus, la existencia de convergencias
moleculares en 12 sitios variables en linajes independientes. Algunas de estas
mutaciones convergentes tuvieron lugar incluso en regiones intergénicas
(cambios que se cree normalmente que son neutralmente selectivos) y también en
sitios sinónimos. Los autores observan que esto se observa de manera bastante
general entre clones de virus VIH-1 en humanos y en cepas de SHIV aisladas de
macacos, monos y humanos.
Los datos de ADN mitocondrial ha revelado resultados aún más
pasmosos. Por ejemplo, Castoe et
al.(2009, 2010)
comunican la existencia de 44 sustituciones aminoácidas paralelas en todas las
13 proteínas metabólicas de fosforilación oxidativa codificada
mitocondrialmente en las serpientes y en los lagartos agámidos, distantemente
relacionados. Su artículo de 2009 observa lo siguiente:
Estos resultados indican que
puede ocurrir una evolución molecular convergente no neutral en las
mitocondrias en una escala e intensidad mucho más allá de lo que se ha
documentado con anterioridad, y dichos resultados hacen resaltar la
vulnerabilidad de los métodos filogenéticos estándar ante la persencia de una
evolución de secuencia convergente y no neutral.
Stern y Orgogozo
(2009) examinan 350 diferentes mutaciones responsables de variación
fenotípica y concluyen que «más de la mitad de las mismas representan casos de
evolución genética paralela». Además,
La función genética explica parte
pero no la totalidad del patrón observado de evolución genética paralela. En
varios casos se ha observado paralelismo aunque las mutaciones en una gran
cantidad de genes pueden producir cambios fenotípicos similares. Por ejemplo,
aunque más de 80 genes regulan el tiempo de floración, los cambios en sólo un
subconjunto de estos genes han producido cambios evolutivos en el tiempo de la
floración. Cientos de genes regulan el patrón de unas finas proyecciones
epidérmicas llamadas tricomas, en las larvas de la Drosophila melanogaster.
Pero sólo un gen, llamado shavenbaby, ha evolucionado para alterar los
patrones de las tricomas larvarias entre especies de Drosophila, y
este gen ha acumulado múltiples mutaciones evolutivamente relevantes. [citas internas
omitidas]
Se sugiere que existen «genes calientes» como el shavenbaby debido a que,
En la totalidad del sistema de
regulación que rige el desarrollo del embrión de la Drosophila, sólo
el shavenbaby, con su función especializada de movilizar todo el
módulo de la morfogénesis de los tricomas, puede acumular mutaciones que
alteran los patrones de los tricomas sin perturbar otros procesos de desarollo.
Las secuencias aminoácidas de las proteínas también exhiben
una convergencia generalizada. Uno de mis ejemplos favoritos es la evolución
convergente de la proteína motora Prestina en la ecolocación de
murciélagos y cetáceos. Observemos
la siguiente ilustración, tomada de Liu et al. (2010).
Figura 1. Prueba de convergencia de secuencias
en el gen de la Prestina entre delfines y murciélagos.
El artículo dice que los delfines ecolocalizadores «se
agrupan con los murciélagos ecolocalizadores en un árbol filogenético de la Prestina». Jones (2010)decía que
... los delfines y las marsopas
comparten al menos 14 sitios de aminoácidos derivados en la prestina con los
murciélagos ecolocalizadores, incluyendo 10 que se comparten con los especializadísimos
murciélagos de FC (de frecuencia constante). Por consiguiente, los delfines y
las marsopas constituyen un grupo hermano con respecto a los murciélagos de FC
en un análisis filogenético de las secuencias de la prestina (Figura 1). Se
podría mantener que este descubrimiento es uno de los mejores ejemplos de
evolución molecular convergente hechos hasta la fecha, y es excepcional porque
parece ser adaptativo, impulsado por la selección positiva.
Otro ejemplo es el que comunican Robson et al. (2000),
que documentaban que 28 de los aminoácidos en la proteína ootecina de la
cucaracha estaban exactamente en el mismo orden que los de la proteína lamprina
de la lamprea. Los autores dicen que «las similitudes de secuencia entre la
lamprina y la ootecina, que comparten una identidad de secuencia de 28/30
aminoácidos, pueden representar uno de los mejores ejemplos de convergencia de
secuencia primaria identificadas hasta hoy».
Además, Lawn et al. (1997) informan
acerca de «la evolución convergente de la apolipoproteína(a) en primates y erizos».
La apolipoproteína(a), o apo(a), una lipoproteína de baja densidad (LDL) que
constituye un factor de riesgo para la ateroesclerosis humana, se encuentra en
los primates del Viejo Mundo (Catarrinos), y se ha identificado también en
erizos europeos. Cosa extraordinaria, la proteína funciona de forma idéntica en
ambos organismos. El artículo dice:
Debido al aparente remodelado de
un gen tipo plasminogénico, el erizo y los antecesores de los humanos
evolucionaron de manera independiente una proteína apo(a) con múltiples
dominios Kringle que hacen un enlace covalente con lipoproteínas que contienen
apo-B, se une a la fibrina, caarece de actividad proteolítica, y que inhibe
competitivamente la activación de los plasminógenos.
Un ejemplo adicional es la «convergencia de secuencia en la
región de unión de los péptidos de las moléculas MHC Clase Ib de primates y
rodedores» (Yeager
et al.,
1997) y el «origen independiente de los genes Mhc-DRB de los prosimios,
platirrinos y catarrinos» (Kriener et al., 2000).
Por otra parte, Jost et al. (2008) se
refieren a «4 especies taxonómicamente diversas de peces globo
(Tetraodontidae)» que «cada una evolucionó resistancia a las toxinas de
guanidina tetradotoxina (TTX) y saxitoxina (STX) por la ruta de sustituciones
aminoácidas paralelas a través de todos los 8 canales de sodio presentes en los
genomas de peces teleósteos».
Incluso mecanismos moleculares de gran sofisticación han
aparecido a menudo múltiples veces de forma independiente. Un caso
especialmente extraordinario de esto es lo que se considera como la evolución
convergente de mecanismos muy similares de biosíntesis de ADN en las arqueas y
las eubacterias (Leipe et al., 1999).
También han surgido independientemente en múltiples linakes ojos complejos tipo
cámara, que habrían evolucionado en cordados y moluscos, así como en gusanos anélidos
alciópidos (Wald
y Raypart, 1977) y dos diferentes grupos de arañas (Laughlin, 1980;
Williams
y McIntyre, 1980).
Finalmente, uno de los más pasmosos casos de evolución
convergente se considera en Lukes et al.(2009). Este artículo trata de la evolución de
dos filums principales y lejanamente relacionados de protozoos flagelados, los
dinoflagelados y los euglenozoos. Estos dos grupos están taxonómicamente tan
alejados que son incluso miembros de diferentes reinos (cromalveolados y excavados
respectivamente). Lo que es extraordinario acerca de estos grupos es que sus
trayectorias evolutivas —de hecho la evolución de «estructuras y procesos
fundamentales»— se han desviado sustancialmente, en numerosos respectos, de
otros eucariontes.
Pero aquí tenemos la cuestión: A pesar de estar muy
distantes entre sí, estos dos linajes se han desviado de la norma eucariota, en
muchos casos, de una forma muy parecida. De hecho, hay un cúmulo de rasgos y características
que se han adquirido de manera independiente. El artículo (cuyo contenido
aparece resumido de manera muy acertada en esta
conferencia) considera numerosos ejemplos de «evolución convergente»
pertinentes a la organización celular, al núcleo, al plástido y a la
mitocondria.
El fenómeno de la convergencia se encuentra en todas partes
en el ámbito de la biología. Se podrían dar muchos más ejemplos: los casos acabados
de describir apenas si forman la parte visible del iceberg.
¿Pero qué acerca de los numerosos
ejemplos en la naturaleza en los que los datos morfológicos chocan con los
datos procedentes del núcleo? En dichos casos, se supone por lo general que las
semejanzas en los rasgos morfológicos han surgido por evolución convergente y
que no son sinamorfías, debido a que se puede confiar en que los datos del
genoma del núcleo estén casi exentos de convergencias moleculares. ¿Y qué sucede si no esto no es
cierto?
En otras palabras, se considera que una extensa evolución
convergente a nivel del ADN es tan improbable bajo los supuestos evolutivos
estándar que se prefieren los datos nucleares sobre los morfológicos en
aquellos muchos casos en los que
existe conflicto. Sin embargo, a la luz de los numerosos ejemplos de una
convergencia molecular demostrable, se debería revisar la validez de este
supuesto —quizá incluso de algunos de los principios clave del moderno
paradigma evolucionista. La gran extensión de la homoplasia tanto a nivel
molecular como morfológico socava sustancialmente el argumento frecuentemente
presentado en favor de una descendencia común basado en la distribución
jerárquica anidada de rasgos compartidos entre organismos.
Para materiales adicionales sobre homoplasia y evolución
convergente, además del libro de George McGhee que menciono más arriba, remito
a los lectores al libro de Simon Conway Morris Life's Solution: Inevitable
Humans in a Lonely Universe[La
solución de la vida: Humanos inevitables en un universo solitario] (también
puede encontrarse el sitio web de Conway Morris sobre este tema aquí); también la contribución de Fazale
Rana (capítulo 21) a The
Nature of Nature [La naturaleza de la naturaleza]. No cabe duda de que
cuantos más genomas se secuencien, tanto más se apreciará cuán general es la
naturaleza de la homplasia.
Contemplemos la carbamoil fosfato sintetasa (CPS), una enzima
extraordinariamente compleja. Esta enzima usa bicarbonato, glutamina, ATP y agua
para elaborar carbamoil fostato mediante una reacción de pasos múltiples en tres
sitios activos separados, implicando a varios intermedios inestables. Véase aquí para los detalles.
La CPS está constituida por dos cadenas proteínicas con una longitud
combinada de más de 1.400 residuos aminoácidos. Ahora sabemos, gracias a extensos
datos bioquímicos, que una CPS totalmente acoplada precisa de la hidrólisis de una
glutamina y dos moléculas de MgATP para cada molécula de carbamoil fosfato que se
forma. Los tres sitios activos de la enzima mantienen la estequiometría global de
la reacción, sin una hidrólisis excesiva de glutamina y/o de MgATP. Para concatenar
las reacciones de manera eficiente, la enzima usa unos túneles moleculares internos
para secuestro y transferencia rápida de los reactantes entre los sitios activos,
y unos cambios conformacionales alostéricos para sincronizar su actividad. Esto
es extraordinario, siendo que el primer sitio activo y el último están separados
por casi 100 Å. pero incluso más extraordinario es que esta enzima realiza una serie
de reacciones que involucran intermedios inestables con una semivida de segundos
a milisegundos.
¿Cómo puede un proceso neodarwinista producir una enzima así?
Incluso si las enzimas que llevan a cabo las diversas reacciones parciales
hubieran podido evolucionar por separado, la coordinación y combinación de
estos dominios en una enorme enzima es una hazaña de ingeniería más allá de
nuestro ingenio.
Para más información acerca del reto que los pliegues de las
proteínas presentan al darwinismo, véase AQUÍ
y también, en español, la cadena de artículos bajo plegado
proteínico.
Fuente: Evolution News – The Challenge
to Darwinism from a Single Remarkably Complex Enzyme1/05/2012
Como los lectores de ENV ya sabrán, escribí un artículo, «A Second Look at
the Second Law» [traducido al español como Una reconsideración de la Segunda Ley], que fue objeto de
revisión paritaria y aceptado por la revista Applied Mathematics Letters
(AML) en 2011, y que fue luego rechazado a última hora debido a que «nuestros
directores sencillamente descubrieron que no tiene la clase de contenido que
estamos interesados en publicar». Las circunstancias
alrededor de esta cancelación fueron tan escandalosas para la editorial que
acabaron pagando 10.000 dólares en daños y perjuicios y publicando una disculpa en la revista. Pero
mantuvieron su negativa a publicar el artículo.
Y ahora, la revista Mathematical Intelligencer (MI)
ha publicado un artículo impugnando
mi artículo (que, recordemos, ¡no fue publicado!). Ante ello, envié una carta
al director (que, según me dijeron, se publican normalmente «tal cual se han
recibido», si se publican), respondiendo al artículo publicado en MI, pero esta carta fue enviada a
revisión de todos modos y luego rechazada, de modo que no se me permite
defenderme, ni siquiera en carta al director. Uno de los comentarios del
revisor es especialmente interesante:
Él cita a [Bob] Lloyd criticándolo
por ser demasiado poco serio al equiparar la entropía y el desorden. Él
responde que no es a él a quien se le debe acusar, porque los textos de física
consideran a menudo la segunda ley en escenarios en los que la cuantificación
precisa es difícil. Pero es cosa cierta que hay una gran diferencia entre el
nivel de rigor que se exige cuando se comunica el aire de la segunda ley a
estudiantes, y el nivel que uno debería mantener cuando argumenta que se
debería descartar una rama principal de la ciencia por estar en conflicto con
la segunda ley. Los argumentos gestuales acerca de películas proyectadas al revés
no son adecuados para alcanzar las trascendentales conclusiones a las que
Sewall quiere llegar. Este era el argumento de Lloyd.
En otras palabras: está bien que los libros de texto de
física apliquen la segunda ley a aplicaciones más allá de la termodinámica,
como libros que arden o copas de vidrio que se rompen, pero no a ordenadores
que surgen en un planeta rocoso, debido a que esto podría constituir una
amenaza para «una rama principal de la ciencia». ¡Ni tan sólo se debe permitir
la publicación de una carta al director que extraiga una conclusión tan «trascendental»!
Como no se me permite responder en la revista, doy mi
respuesta más abajo, para que al menos los lectores de ENV y Notas y Reseñas
puedan verla. En su columna Punto de Vista en MI, Bob Lloyd comienza vinculándome verazmente con el Instituto
Discovery (tras lo cual ya es totalmente innecesaria ninguna posterior
impugnación), y el resto del artículo está dedicado casi enteramente a exponer
que mis «X-entropías» no son siempre independientes entre sí, que bajo ciertas
circunstancias pueden influirse mutuamente.
De hecho, en el artículo para AML reconocía yo que en tanto
que estas diferentes entropías son independientes entre sí en «nuestros modelos
simples, donde se supone que sólo está sucediendo una conducción de calor o difusión, naturalmente, en situaciones más complejas, las leyes de probabilidad no
hacen unas predicciones tan simples». Lloyd dice que la independencia universal
de estas X-entropías «es capital para todas las versiones de sus argumentos».
Excepto que nunca pretendí ni he creído que siempre fuesen independientes
—véase el punto uno en mi respuesta para más detalle acerca de esta crítica
principal, que ignora totalmente el punto principal del artículo para AML. En
11 agotadores años de escribir acerca de este tema, he observado que las
críticas, invariablemente, se dirigen a algún punto menor, secundario, e
ignoran completamente el argumento principal, que es extraordinariamente
sencillo, y expresado con toda claridad en el último párrafo de la respuesta
que me ha sido denegada ... e incluso con mayor claridad en el video que
presento a continuación:
De modo que el artículo para AML no fue digno de ser
publicado, incluso después de haber sido aceptado, y un artículo que critica
duramente el artículo no publicado sí que es digno de ser publicado: pero no se
puede publicar ninguna respuesta a éste. Bien, ahora ya tenemos una buena
ilustración acerca de cómo se mantiene el «consenso científico» respecto de
ciertos temas polémicos. Y si se ve el video, se comprenderá por qué, al menos
en lo que toca a esta cuestión, es tan necesario
suprimir todos los puntos de vista contrarios para poder mantener el consenso.
Una respuesta a Bob Lloyd Por Granville Sewell
Lo que sigue es mi respuesta al artículo de Bob Lloyd en
Viewpoint, «Is there any Conflict between Evolution and the Second Law of
Thermodynamics? [¿Existe algún conflicto entre la evolución y la Segunda Ley de
la Termodinámica]»6, que aparece publicado en el último número de The
Mathematical Intelligencer. Pero primero veamos algunos antecedentes.
El artículo en Applied Mathematics Letters a que se
hace referencia en el artículo de Lloyd, y en mi respuesta, nunca fue realmente
publicado en AML. Recibí una carta del director alrededor de una semana antes
de su programada publicación en la que se me decía que se había excluido porque
«nuestros directores sencillamente descubrieron que no tiene la clase de
contenido que estamos interesados en publicar». Posteriormente, la revista
publicó una disculpa formal5, en la que reconocían que había sido
excluido «no debido a ningunos errores ni a problemas técnicos que hubiesen
encontrado los revisores o los directores, sino porque el Director Jefe llegó
posteriormente a la conclusión que el contenido era más filosófico que
matemático». Por ello, el artículo sólo puede encontrarse en mi sitio web
personal, aquí [y en español aquí],
pero es importante que los lectores accedan a este artículo, o bien no
comprenderán realmente la crítica de Lloyd, ni mi respuesta.
También es importante observar que, aunque soy un proponente
del diseño inteligente4, el artículo para AML no mencionaba el
diseño inteligente, no incluía ninguna referencia al ámbito sobrenatural, y ni
tan siquiera concluía que la segunda ley haya resultado finalmente violada por
lo que ha sucedido sobre la Tierra. Sólo concluía que si uno quiere creer que
un arreglo espontáneo de átomos sobre este planeta para formar cerebros
inteligentes y máquinas capaces de realizar computaciones matemáticas y
transporte aéreo a larga distancia no violó dicha ley, no le es posible
esconderse detrás de la idea tan ampliamente aceptada de una «compensación»;
uno tiene que creer que, gracias a la incidencia de la energía solar, junto con
la selección natural, y lo que fuere, lo que sucedió aquí no era realmente
extremadamente improbable —o más correctamente, macroscópicamente descriptible
y extremamente improbable desde el punto de vista microscópico. (En mi artículo
para AML intenté describir lo que se significa por «extremadamente improbable»
de una forma algo más precisa: «Si repetimos un experimento 2k veces, y definimos un
suceso como “descriptible de forma simple” (macroscópicamente descriptible) si
se puede describir en m o menos bits
(de modo que haya 2m o menos
sucesos de esta clase), y como “extremadamente improbable” cuando tiene una
probabilidad de 1/2n o inferior,
entonces la probabilidad de que cualquier
suceso extremadamente improbable y descriptible de forma simple pueda jamás llegar a ocurrir es inferior a 2k+m/2n. Así, tan sólo tenemos que
asegurar que escogemos n como mucho
más grande que k+m.»)
Lloyd cita mi ejemplo, presentado en mi carta al director1
en un número de 2001 de Mathematical Intelligencer, de carbono y calor
difundiéndose independientemente entre sí en un sólido, y afirma que:
Esta es una afirmación bien clara
de que cree que las diferentes «X-entropías» en la posterior formulación en AML
se comportan de manera independiente. Este punto es capital para todas las
versiones de su argumento ... El argumento de Sewell es general y debería
aplicarse igualmente a solutos en soluciones líquidas. Aquí también los
gradientes térmicos no deberían tener ningún efecto sobre las concentraciones
de las especies disueltas si el tratamiento independiente de las entropías es
válido.
Luego pasa a exponer como estas «entropías» no son
independientes entre sí en ciertos experimentos con líquidos. Esta parece ser
su crítica principal de mis escritos sobre este tema.
Puedo haber dejado la impresión en mi carta de 2001 que yo
creía que estas diferentes «X-entropías» eran siempre independientes entre sí,
pero en el artículo más reciente para Applied Mathematics Letters escribí
así:
El contraargumento de la
«compensación» fue presentado por personas que generalizaron la ecuación modelo
para sistemas cerrados, pero olvidaron generalizar la ecuación para sistemas
abiertos. Ambas ecuaciones son sólo válidas para nuestros modelos simples, donde
se supone que sólo está sucediendo conducción de calor o difusión;
naturalmente, en situaciones más complejas, las leyes probabilísticas no hacen
unas predicciones tan simples. Sin embargo, en «¿Puede CUALQUIER COSA suceder
en un sistema abierto?» generalicé las ecuaciones para sistemas abiertos mediante
la siguiente tautología, que es válida en todas las situaciones: «si un aumento
de orden es extremadamente improbable cuando un sistema está aislado, seguirá
siendo extremadamente improbable cuando el sistema sea abierto, a no ser que
entre alguna cosa que lo haga NO extremadamente improbable».
Los ejemplos de «X-entropía» (p. ej., «entropía de carbono»)
se dieron sólo como ilustración de esta tautología, como se decía claramente en
mi resumen para AML. Y en un sólido, donde se suponen los modelos más simples
para difusión y para conducción de calor, es decir, sin convección ni fuentes o
sumideros, estas «entropías» son
independientes entre sí y cada X-entropía no puede disminuir más rápidamente de
lo que se exportan a través del límite (es decir, cada X-orden no puede
aumentar más rápidamente de lo que es importado), de modo que en este caso las
ecuaciones para el cambio de entropía ilustran la tautología de una manera
apropiada, aunque no estoy seguro de que una tautología necesite ilustraciones.
Y en realidad no hay nada especial, excepto por las consideraciones históricas,
acerca del caso de X = calor (entropía térmica), las entropías asociadas con
cualquier componente X en difusión son todas definidas por las mismas
ecuaciones, y son todas igualmente cuantificables. En otras situaciones, como
lo dije claramente, las cosas no son tan simples; nunca se pretendió una
«independencia» universal de X-entropías, y no se trata desde luego de un punto
crucial.
Naturalmente, Lloyd no proporcionó ningún contraejemplo para
mi tautología. En contra de lo que parece ser la creencia común, cuando la
entropía térmica disminuye en un sistema abierto, no está sucediendo nada
macroscópicamente descriptible que sea extremadamente improbable desde el punto
de vista microscópico; sencillamente, algo está entrando en el sistema abierto
que hace que la disminución no sea extremadamente improbable. La tautología era
claramente el punto central de mi argumento en cada artículo.
Es difícil saber de dónde ha
aparecido esta idea errónea, que la entropía se pueda separar en componentes
independientes. Una posibilidad es que esto proceda de suponer una equivalencia
precisa entre entropía, a la que se aplican los formalismos de la
termodinámica, y el desorden, que es algo demasiado deficientemente definido
para aplicarle la termodinámica.
Luego Lloyd me ridiculiza por mi referencia al orden
asociado con aeroplanos o a aparatos de TV, como si yo fuese el primero en
tratar de aplicar la segunda ley a aplicaciones menos cuantificables como las
mencionadas. Pero la mayoría de los libros de texto universitarios que
mencionan la segunda ley citan cosas como la rotura de copas de vino o de
libros quemados, como ejemplos de aumento de entropía. Todo lo que he hecho ha
sido extenderlo de una forma obvia: si las disminuciones en entropía como el cambio
de disposición de los átomos para conformarse en ordenadores y aviones a
reacción estuviesen prohibidas por la segunda ley en un planeta aislado, porque
son cosas macroscópicamente descriptibles que son extremadamente improbables
desde el punto de vista microscópico, entonces siguen estando prohibidas por la
misma ley (o al menos por el mismo principio natural) si lo único que está
entrando en el sistema es energía solar, y ello por la misma razón: siguen
siendo extremadamente improbables. Al menos, a mí y a la mayoría de la gente
nos parece claro que tal aumento en orden seguiría siendo extremadamente
improbable, aunque reconozco en las conclusiones del artículo para AML que uno
puede todavía argumentar que tal cosa no es extremadamente improbable, y con
ello evitar la conclusión de que se ha violado la segunda ley.
Supongamos que tomamos un video de un tornado que barre una
ciudad, y que proyectamos el video hacia atrás. ¿Razonaríamos que aunque la
transformación mediante tornados de cascotes y ruina a casas y automóviles
representa una disminución de entropía, los tornados derivan su energía del
sol, y que el aumento de entropía fuera de la tierra más que compensa la
disminución que vemos en el video, de modo que no hay conflicto con la segunda
ley? ¿Razonaríamos acaso que lo que estábamos viendo es demasiado difícil de
cuantificar, y «demasiado deficientemente definido para aplicar la termodinámica»,
y concluiríamos que no podemos decidir si hay algún problema con la segunda ley
o no? En tal caso, la segunda ley nunca debiera haberse aplicado a ninguna
aplicación aparte de la termodinámica; pero por supuesto yo no soy el primero en
hacerlo. Algunas cosas son obvias incluso si es difícil cuantificarlas. Y la
transformación mediante tornados de escombros en casas y automóviles no es nada
en comparación con lo que ha sucedido en la tierra en los últimos 3–4 mil
millones de años, al menos en mi opinión.
El punto de vista cualitativo
asociado con la aportación solar a la tierra, que se descartaba tan
despreocupadamente en el resumen del artículo para AML, y las formulaciones del
mismo por Styer y Bunn, siguen incontestados por la obra de Sewell.
Los artículos publicados en la revista American Journal
of Physics por Styer2 y Bunn3 ilustran de manera muy
idónea la clase de lógica que critico en mis escritos, de modo que vamos a
considerar estos artículos.
Styer estimaba la tasa de disminución en entropía asociada
con la evolución biológica como inferior a 302 Joules/grado Kelvin/segundo,
observó que esta tasa es muy pequeña, y concluía diciendo: «Es de suponer que
la entropía de la biosfera de la Tierra está de hecho disminuyendo en una
pequeña cantidad debido a la evolución y que la entropía de la radiación
cósmica de fondo de microondas está aumentando en una cantidad todavía mayor
para compensar esta disminución». Para llegar a esta estimación, Styer suponía
que «cada organismo individual es 1000 veces más improbable que lo era el
individuo correspondiente hace 100 años» (una suposición «muy generosa»), usó
la fórmula de Boltzmann para calcular que una disminución de la probabilidad
por un factor de 1000 se corresponde con una disminución de la entropía de kBlog(1000),
multiplicó esto por una estimación en exceso generosa del número de organismos
sobre la Tierra, y lo dividió por la cantidad de segundos en un siglo.
Bunn concluyó posteriormente que el factor de Styer de 1000
no era en realidad generoso, que en realidad se debería considerar que los
organismos eran, en promedio, alrededor de 1025 más improbables cada
siglo, pero expone que, con todo, «la segunda ley de la termodinámica está a
salvo».
Como han transcurrido alrededor de 5 millones de siglos
desde el comienzo de la era del Cámbrico, si los organismos son, en promedio,
1000 veces más improbables cada siglo, esto significaría que los organismos
actuales son en promedio alrededor de 1015000000 veces más improbables
que los del comienzo del Cámbrico (10125000000 veces más improbables
si usamos la estimación de Bunn). Y como nada puede tener una probabilidad
mayor que uno, esto se supone que significa que los organismos actuales tienen
una probabilidad inferior a 10-15000000 (o a 10-125000000)
de haber aparecido. Pero, según arguyen Styer y Bunn, no hay conflicto con la
segunda ley porque la Tierra es un sistema abierto, de modo que cualesquiera
sucesos extremadamente improbables aquí pueden ser compensados por sucesos en
cualquier otro lugar en el universo.
Según Styer, la fórmula de Boltzmann, que relaciona la
entropía térmica de un estado de gas ideal con la cantidad de posibles
microestados, y así con la probabilidad de aquel estado, puede usarse para el
cómputo del cambio en entropía térmica asociada con cualquier cambio en
probabilidad: no sólo la probabilidad de un estado de gas ideal, sino la
probabilidad de cualquier cosa. Esto
es algo muy parecido a encontrar una hoja de la Lotería Nacional en la que se
dé una lista de las probabilidades de ganar cada premio monetario y decir:
¡ajá, ahora sabemos como convertir la probabilidad de cualquier cosa en su equivalente monetario!
Para ver el absurdo de esta lógica, extendamos los cálculos
de Styer al juego del póquer. La fórmula de Boltzmann nos permite definir la
entropía de una mano de póquer como S = kBlog(W) donde kB
= 1,38*10-23 Joules/grado Kelvin es la constante de Boltzmann y W es
la cantidad de manos posibles de un tipo determinado (número de «microestados»,
W = p*C(52,5), de modo que S = kBlog (p) + Constante, donde p es la
probabilidad de la mano). Por ejemplo, hay 54912 posibles manos posibles de «tercia»,
y 3744 manos que representarían un «full», de modo que si me han servido una
mano «tercia», devuelvo algunas cartas, vuelvo a barajar y vuelvo a servir, y
acabo con un «full», el resultante cambio en entropía es S2 - S1
= kBlog (3744) - kBlog (54912) = kBlog
(1/14,666) = -3,7*10-23 Joules/grado. Naturalmente, una disminución
de probabilidad por un factor de solo 15 lleva a una disminución muy pequeña de
entropía, lo que queda muy fácilmente compensado por el aumento en entropía en
el fondo cósmico de microondas, de modo que desde luego no hay conflicto aquí
con la segunda ley.
Sin embargo, hay algunos problemas. En tanto que uno puede
definir una «entropía de póquer» como Sp = kplog (W) y
tener una buena fórmula para la entropía que aumenta cuando aumenta la
probabilidad, ¿por qué debería ser la constante kp usada igual a la
constante de Boltzmann kB? De hecho, no está claro por qué la
entropía del póquer debería tener unidades de Joules/grado Kelvin. En el caso
de la entropía térmica, la constante se escoge de modo que la definición
estadística de la entropía térmica concuerda con la definición macroscópica
estándar. Pero no hay ninguna definición estándar con la que concuerde la
entropía del póquer, de modo que la constante kp puede escogerse de
forma arbitraria. Si establecemos de manera arbitraria kp = kB,
de modo que las unidades concuerden, sigue no teniendo ningún sentido añadir
cambios de entropía de póquer y de entropía térmica para ver si el resultado es
o no positivo. No está claro como el hecho de que la entropía térmica esté
aumentando en el resto del universo haga más fácil conseguir una mano de póquer
tan sumamente improbable. Naturalmente, todos estos problemas también existen
respecto de los análisis de Styer y Bunn de la entropía asociada con la
evolución; al menos, en el caso de la entropía del póquer no tenemos que hacer
las aventuradas suposiciones acerca de las probabilidades involucradas.
Si uno quiere demostrar que una disposición espontánea de
átomos para formar máquinas capaces de computación matemática y de viaje
interplanetario no viola el principio natural fundamental subyacente a la
segunda ley, no puede simplemente decir, como lo dicen Styer y Bunn y tantos
otros: «Sí, cierto, la evolución es astronómicamente improbable, pero la Tierra
es un sistema abierto, de modo que no hay problema alguna en tanto que algo
(¡cualquier cosa, según parece!) esté sucediendo fuera de la Tierra que, si se
invirtiese, sería todavía más improbable. Lo
que se tiene que argumentar es que lo que ha sucedido en la Tierra no es
realmente astronómicamente improbable, tomando en cuenta lo que ha entrado
(y salido) de nuestro sistema abierto. ¿Por qué un punto tan sencillo y obvio
resulta tan polémico?
Granville Sewell, Ph.D., es Catedrático de Matemáticas en la Universidad de Texas, El Paso.
Se puede visitar su Oficina Virtual aquí.
Referencias
(1) Sewell G (2001) «Can
ANYTHING Happen in an Open System? [¿Puede suceder CUALQUIER COSA en un sistema
abierto?]», The Mathematical Intelligencer23, número 4, pp.
8-10.
(2) Styer D (2008) «Entropy
and Evolution [Entropía y Evolución]», American Journal of Physics76,
issue 11, 1031-1033.
(3) Bunn E (2009) «Evolution
and the Second Law of Thermodynamics», American Journal of Physics77,
número 10, pp. 922-925.
(4) Sewell G (2010) In
the Beginning and Other Essays on Intelligent Design [En el Principio, y otros
ensayos sobre Diseño Inteligente], Discovery Institute Press.
(5) — (2011) «Editors note: A
Second Look at the Second Law [Nota del Director: Una reconsideración de la
Segunda Ley]», Applied Mathematics Letters24, número 11, p.
1968.
(6) Lloyd B (2012) «Is there
any Conflict between Evolution and the Second Law of Thermodynamics? [¿Hay
algún conflicto entre la Evolución y la Segunda Ley de la Termodinámica]», The
Mathematical Intelligencer34, número 1, pp. 29-33.
Fuente: Evolution News
– How the Scientific “Consensus” on Evolution is Maintained 26/04/2012
