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domingo, 28 de septiembre de 2014

Olvidar a Laplace (1)

   "Una inteligencia que en un momento determinado conociera todas las fuerzas que animan a la Naturaleza, así como la situación respectiva de los seres que la componen, si además fuera lo suficientemente amplia como para someter a análisis tales datos, podría abarcar en una sola fórmula los movimientos de los cuerpos más grandes del universo y los del átomo más ligero; nada le resultaría incierto y tanto el futuro como el pasado estarían presentes ante sus ojos."
   Esta famosa cita procede de la Théorie analytique des probabilités, publicada hacia 1816 por Pierre Simon de Laplace y condensa lo que se entiende por determinismo. En la época en que fue redactada era la expresión de un programa de investigación científico cuya culminación parecía estar al alcance de la mano. Sin embargo, el cambio de siglo significó también un cambio definitivo en las esperanzas por llegar a predecirlo todo. La mecánica cuántica estableció claramente que es imposible determinar con absoluta precisión las condiciones iniciales de un sistema, con lo que el sueño de Laplace se esfumó de la física. Ésta es, al menos, la forma en que se cuenta habitualmente la historia. Naturalmente, lo hechos son otros.
    Lo que Laplace formuló no era ni un programa de investigación, ni una hipótesis, ni un sueño, era una simple alucinación. Como toda alucinación, el determinismo de Laplace estaba basado en una deformación grotesca de la realidad. Tomemos literalmente lo que dice Laplace, ¿qué fuerzas animan, qué sitio ocupan las ideas, los deseos, las intenciones? A menos que podamos reducir a algo localizable físicamente todo lo que ocurre dentro del cerebro humano, resultará que una parte del universo, a saber, la formada por los seres humanos, nunca resultó abarcada por esa inteligencia de la que hablaba Laplace. De modo que, si hubiese tenido razón, seguiríamos sin tener motivos para negar la libertad de los seres humanos. Y, sin embargo, lo más divertido es que, por considerable que se pueda parecer esta objeción, ni de lejos es la más grave que se puede hacer contra el determinismo laplaciano desde dentro de la física clásica.
   Supongamos dos cuerpos celestes, con posiciones y trayectorias perfectamente determinadas, que orbitan en torno a un centro común, ¿podremos calcular sus posiciones y trayectorias en un futuro cualquiera con un grado arbitrario de precisión? La respuesta es, obviamente, afirmativa. Modifiquemos ahora el problema, de hecho, modifiquémoslo mínimamente. Lo único que vamos a hacer es añadir un único cuerpo más al sistema. ¿Qué puede cambiar? Tenemos un sistema determinista, tenemos la posición inicial de los cuerpos calculada con no importa qué grado de precisión, tenemos las fórmulas que rigen dicho sistema, ¿cabe esperar algún cambio? No parece que mucho, ¿verdad? Simplemente, las fórmulas que se aplicaban a dos cuerpos ahora tendrán que aplicarse a tres. ¿Podremos calcular con total precisión las posiciones y trayectorias de estos cuerpos en un instante dado del futuro? Pues bien, resulta que la respuesta ya no es ni obvia, ni trivial y, ni siquiera, newtoniana. En sentido estricto este problema no tiene solución dentro de la física clásica. Estamos, en efecto, ante el famoso problema de los tres cuerpos.
   La fórmula de la gravitación universal que Ud. y yo aprendimos a manejar en el colegio no es aplicable en el caso que estamos planteando. El modo en que nosotros la manejábamos suponía que la masa de uno de los cuerpos es mucho más grande que la del otro, de modo que despreciábamos la influencia que éste pudiera ejercer sobre el primero. Por decirlo de otro modo, en el colegio aprendimos a resolver el “problema de un cuerpo”. El problema de dos cuerpos con masas parecidas implica el ejercicio mutuo de influencia, con lo cual estamos hablando de un sistema de ecuaciones diferenciales que, en resumidas cuentas, se puede resolver como un sistema de ecuaciones lineales (es decir, de primer grado). Cuando se trata de tres cuerpos, nuestro sistema de ecuaciones deja de ser lineal y, como en la mayoría de los casos de sistemas no lineales, no tiene una solución analítica, única y ni siquiera alcanzable en un número finito de operaciones. 

domingo, 3 de agosto de 2014

Refutación del determinismo genético (y 2)

   La teoría de la evolución actualmente aceptada como estándar dentro del campo de la biología proviene de la década de los sesenta del siglo pasado. A Darwin se le añadió todo lo que él no llegó a conocer, básicamente, las leyes de Mendel y la deriva genética. Se suele citar también a los efectos del aislamiento, aunque, la verdad sea dicha, eso ya estaba en los escritos de Darwin. La deriva genética es el modo en que un gen se expande o desaparece de una población dada en la que había individuos portadores del mismo. Cuando se suma al aislamiento, produce lo que se llama especiación alopátrica o alopátrida. En efecto, tomemos una población a la que llamaremos E0. De ella vamos a sacar todos los individuos portadores del gen C que podamos identificar y los vamos a colocar al otro lado de una barrera geográfica. Crearemos así una población a la que llamaremos EC. La población original se habrá modificado y, por tanto, la llamaremos E0-C. Es obvio que en E0-C el gen C será inexistente. Incluso en el caso de que algunos individuos sigan portando ese gen C de modo recesivo (es decir, que no se muestre) o que, simplemente, hayan escapado a nuestra redada, ese gen acabará por hacerse tan minoritario que, con toda probabilidad, se volverá insignificante, a efectos estadísticos, en E0-C. Ahora bien, ¿qué ocurrirá en la población EC? Exactamente lo contrario. Todos los individuos lo portan. Si, por azar, un individuo o una pequeña subpoblación careciese de él, en pocas generaciones desaparecerían diluidos en un mar de individuos con ese gen C. Este fenómeno es el que puede provocar que, a partir de una población dada, surjan dos especies diferentes. ¿Qué probabilidad hay de que en EC acabe habiendo un porcentaje del gen C menor que en E0-C? Esencialmente ninguna. En realidad, sería absolutamente contrario a todas las teorías y observaciones de la dinámica de poblaciones.
   El determinismo genético o biológico sostiene que nuestro comportamiento es resultado de los genes y que el ambiente influye poco o nada en él. Ahora bien, si los seres humanos tenemos comportamientos que calificamos de criminales, tiene que haber un gen o genes que lo determinen. Supongamos que fuésemos por los barrios marginales más peligrosos, apresando a los peores delincuentes que en ellos viviesen. Serán, sin duda, personas con genes que les han conducido a comportarse de un modo abyecto. Hoy estoy un poco sádico, no nos conformaremos, pues, con esto. Vamos a hacerlos todavía más viles con objeto de que se supriman todos los individuos que tengan ese gen de la criminalidad en uno solo de sus alelos. Recluyamos a quienes así hemos capturado en la más sucia, maloliente y oscura bodega de un barco que podamos encontrar. Tendremos, de este modo, una jauría de ladrones, asesinos, terroristas, prostitutas y chulos, embrutecida hasta límites indescriptibles y férreamente controlados por la sociedad criminal que los moldeará y hará de sus mentes las más perversas que jamás hayan existido. Tomemos ese barco y hagámosle emprender una travesía larga como ninguna otra, en la que, a todas las penalidades antedichas, habrá que añadirle la falta de agua y de alimentos, aunque, eso sí, la abundancia de alcohol. Si este cargamento llegase a alguna costa ignota, ¿cuál sería la calidad humana de los que allí arribaran? No es bastante. Poblemos esos territorios de aborígenes que no tarden mucho en darse cuenta de la escoria con la que han de enfrentarse y que, por tanto, los capturen o maten en cuanto traten de escapar. Quitemos de esas tierras la vegetación, el agua, las lluvias, el suelo fértil, hasta hacer de sus vidas una lucha diaria por la supervivencia. ¿Qué más podemos hacerles? ¡Ah, sí! Hagámosles esclavos. No necesariamente para toda la vida, pero sí, digamos, por cinco, diez o quince años. Serán sometidos a la privación completa de libertad, tratados como cosas, vendidos, comprados o regalados como ganado. ¿Quedará algún rasgo de humanidad, de civilización, de moral, en estas gentes? 
   Ahora vamos a permitirle a nuestros determinista genético, que haga una predicción acerca de cómo sería una sociedad o un Estado nacido a partir de semejante colonia penal. Recuérdese, aquí está lo peor de lo peor, lo más vil y despreciable de una sociedad, sazonado por un inhumano proceso de embrutecimiento que los ha llevado desde oscuras bodegas a desiertos plagados de peligros. Todos y cada uno de ellos son portadores del gen (o los genes) de la criminalidad. El puñado de guardianes o de comerciantes que acaben asentándose allí, no tendrán el menor significado estadístico a efectos de genes. ¿Cómo será esa sociedad en un futuro? ¿cómo serán sus gentes? ¿habrá alguna ley que la gobierne? ¿Acaso no será la más criminal de todas las sociedades criminales?
   La respuesta a estas preguntas, la respuesta real, histórica y obvia, es que un par de siglos después de su fundación, esa sociedad  tiene índices de criminalidad por debajo de los que existen en el país del que salieron aquellos criminales. De hecho, es una democracia parlamentaria, la voluntad popular siempre ha sido respetada y, jamás, ha iniciado una guerra ofensiva contra nadie. En realidad, no hemos hablado de un caso hipotético, hemos descrito la fundación de Australia. La gran deportación de criminales se efectuó desde el Reino Unido que, a cifras del año 2013, tenía una población reclusa de 149 presos por cada 100.000 habitantes, a Australia que se mantenía en los 130 presos por cada 100.000 ese año. La inmensa mayoría de los 21 millones de australianos proceden de la población carcelaria británica. Bajo ningún concepto puede considerase que hayan dado lugar a una sociedad criminal ni en la que impere la ley del más fuerte. Tiene, como cualquier otro Estado, puntos bastante oscuros en su historia, en especial, relacionados con el trato que recibió la población aborigen. Por desgracia, el maltrato de las minorías no es patrimonio de quienes nunca han pretendido que por sus venas corra sangre “limpia”. 
   ¿Cómo puede explicar semejante anomalía en la dinámica de poblaciones un determinista genético? ¿Cómo puede ser, si los genes nos determinan, que los descendientes de criminales hayan mostrado un comportamiento más honesto que sus antepasados? ¿Cómo explicar que el gen o los genes de la criminalidad se diluyeran en la población en la que todos los individuos lo tenían y se reprodujera allí donde pocos debieron quedar con él? ¿Qué explicación darle a este fenómeno contrario a todo lo que se puede observar en el modo en que los genes se distribuyen dentro de una población en la naturaleza?
   No hay que ser demasiado inteligente para comprender que la criminalidad, como el resto de comportamientos humanos, hay que explicarlos por algo más complejo que la simple apelación a los genes.

domingo, 27 de julio de 2014

Refutación del determinismo genético (1)

   El determinismo genético o, al menos, biológico, es, actualmente, la forma de determinismo más en vigor. Es ampliamente espoleada por los medios de comunicación de masas, vitoreada por las ciencias sociales y poco menos que dogma en filosofía. Podemos definir de un modo estándar el determinismo genético y, en última instancia, el biológico, como la afirmación de que todo lo que somos, tanto desde el punto de vista de nuestro aspecto como desde el punto de vista conductual, es resultado de nuestros genes. Por tanto, nada hay en nosotros que no sea consecuencia directa de la información que está contenida en ellos. Dicho todavía de otro modo, somos el único resultado posible de nuestros genes. Demostrar que estas afirmaciones son paparruchadas resulta absolutamente trivial. No me gusta hablar de cosas triviales, pero, dado el coro de papagayos que se ha montado en torno a ellas, voy a exponer 21.000.250 casos que demuestran lo insostenible de tal planteamiento. Esta cifra, por supuesto, aproximada, es el resultado de sumar dos grupos de casos. El primero, el que expondré hoy, son alrededor de 250. Para el próximo día dejaré el segundo grupo, conformado, como digo por 21 millones de casos.
   Una consecuencia del determinismo genético o biológico (para lo que voy a decir aquí da igual un calificativo u otro) es que todos los individuos con los mismos genes deben tener apariencias y comportamientos absolutamente idénticos, dado que los genes y sólo los genes, determinan lo que somos. Por tanto, bastará con hallar un caso de apariencias y comportamientos heterogéneos partiendo de los mismos genes para haber refutado cualquier pretensión de determinismo genético. Para hallar un ejemplo tal sólo hay que querer buscarlo. La diversidad de comportamientos con la misma base genética es la norma en la naturaleza, ni siquiera una excepción. Hasta tal punto es la norma que, como digo, no voy a presentar un ejemplo contra la igualdad de apariencias y comportamientos partiendo de los mismos genes, voy a presentar unos doscientos cincuenta y dos. 
   Los macrófagos son grandes células del sistema inmunitario innato que miden desde los 10 hasta los 30 μm. Su estructura varía significativamente con el estado de su actividad. Penetran en el tejido conectivo, median en la reacción inflamatoria y pueden proliferar. Su función es la de fagocitar (engullir) sustancias extrañas al organismo y agentes infecciosos. Algunas partes de los mismos son presentados por el macrófago en la membrana celular para que otras células del sistema inmunitario las reconozcan y preparen una reacción contra ellas. A veces, cuando el objetivo a engullir es demasiado grande, varios macrófagos se unen para formar una célula polinucleada antes de comenzar la fagocitosis. Un macrófago suele presentar un núcleo de bordes irregulares y numerosas vesículas de gran tamaño encargadas de la digestión y procesamiento de las sustancias fagocitadas. La vida media de un macrófago es de cuatro a seis meses.
   Las neuronas han perdido la capacidad de dividirse o reproducirse de cualquier manera, de modo que cuando mueren, no son reemplazadas. A cambio, la mayoría de las neuronas viven tanto como los individuos cuya materia gris constituyen. Tienen tres partes claramente diferenciadas. Por un lado están las dendritas, prolongaciones del cuerpo celular, cortas, muy numerosas y con aspecto ramificado. Por otro, el cuerpo celular propiamente dicho, con un núcleo perfectamente redondeado y grandes cantidades de mitocondrias (orgánulos encargados, digamos, de producir energía). Finalmente, el axón es una prolongación del cuerpo celular extremadamente largo. Cada neurona tiene uno y es el encargado de establecer conexión con otras neuronas a través de la sinapsis, es decir, el espacio que queda entre la terminación del axón de una neurona y el comienzo de las dendritas de otra. La neurona presenta una enorme excitabilidad eléctrica hasta el punto de que la señal química enviada a través de la sinapsis provoca que se genere una corriente eléctrica que atraviesa el axón hacia la neurona inmediatamente vecina. Su tamaño es muy variable, pero pueden llegar a alcanzar los 150 μm sin contar el axon. Contándolo, algunas neuronas humanas miden más de un metro.
   Podríamos seguir con los linfocitos, leucocitos, glóbulos rojos, las células sinoviales, gliales, musculares, epidérmicas, etc. etc. Me permitirán resumir diciendo que cada tipo tiene su función, apariencia, comportamiento y longevidad característicos. Si quitamos algunas proteínas que aparecen en la membrana celular, mis macrófagos son idénticos a los suyos. Sin embargo, insisto, mis macrófagos son extremadamente diferentes de mis neuronas. Lo mismo cabe decir del resto de tipos de celulares. ¿Qué tienen en común mis macrófagos y mis neuronas? ¿qué tienen en común todas las células que me constituyen? Muy simple: su material genético. Es una obviedad que todas las células de un organismo adulto provienen de la división de un óvulo fecundado, por lo que todas las células de nuestro cuerpo tienen exactamente el mismo contenido genético. Sin embargo, un organismo adulto está conformado por una serie de conjuntos de células extremadamente diferentes entre sí. Supongamos que el código genético fuese un manual inequívoco de instrucciones de acuerdo con un determinismo férreo. ¿Cómo se podría producir esta diferenciación celular? Recordemos, todas las células provienen de una sola y, según el determinismo genético, todas las decisiones se toman en base, exclusivamente, al genoma. ¿Cómo podría ocurrir, por tanto, que unas células "decidan leer" una secuencia del mismo y otras no? Resulta obvio concluir que las células no se limitan a "leer" lo contenido en su ADN. Ocurre exactamente lo contrario. Lo que la célula “lee”, en primer lugar, son las señales que le envían las células que le rodean, establece la posición que ocupa como resultado de las primeras divisiones celulares y, en base a toda esa información, elige las partes del genoma que va a tomar en cuenta e inhibe el funcionamiento del resto. Y en este proceso de regulación de genes juegan un papel fundamental los transposones y toda su enorme carga de azar. Si se quiere hablar de determinación, ésta viene del modo en que la célula interpreta las señales de su entorno y del azar, no de los genes. En definitiva, la pregunta de si dos individuos con el mismo genoma pueden tener apariencias y comportamientos diferentes halla, a nivel celular, una respuesta trivial: por supuesto que sí.
   Nuestro determinista genético o biológico puede emprender ahora la tarea de demostrar que, si bien a nivel celular, el código genético puede dar lugar a comportamientos y apariencias diversos, a nivel de organismo pluricelular ocurre exactamente lo inverso. Si algún determinista se embarca en la tarea de demostrar eso, sólo me cabe desearle mucha suerte... La va a necesitar.

domingo, 5 de enero de 2014

Lo que nos hace humanos

   Se llaman transposones. Son regiones de nuestro DNA que, bajo determinadas condiciones, abandonan la posición en la que se encontraban y emigran hasta otra, cambiando, con frecuencia, de cromosoma. Esta sola acción ya implica una modificación bastante ostensible del organismo. La regulación genética se ejerce sobre regiones del DNA y no sobre genes concretos con lo que, al cambiar de posición, alteran  el sistema de regulación de los genes, haciendo que se expresen con libertad genes hasta entonces restringidos. Pero hay más. Lo habitual es que al trasposón en sí le acompañen algunos pares de bases adyacentes. Esto implica alterar completamente los genes vecinos a la posición en la cual se intercala, sin contar con que puede insertarse dentro de otro gen. El origen más cercano o lejano de un transposón es un virus. A veces se trata de retrovirus, es decir, virus cuyo material genético es RNA, que van acompañados de una proteína que los transcribe a DNA. Se introducen entonces en el genoma del organismo huésped y allí se quedan hasta que se activan. El ejemplo más conocido es el virus del SIDA, pero no es el único. Si el material genético del virus queda en un estado en que no se activa, puede acabar convirtiéndose en un trasposón, es decir, se incorpora al genoma del organismo huésped y allí se queda transmitiéndose a su descendencia y saltando de cuando en cuando.
   Evidentemente, es una locura que algo así pueda existir. ¿Cómo se va a "adoptar" el genoma de un virus y se le va a permitir saltar de cromosoma en cromosoma cada vez que le venga en gana? Y si existen deben ser muy pocos. Y aun siendo pocos, debe haber algún mecanismo regulador que se asegure que cambien se posición pocas o ninguna vez. El problema no es ya que todo esto sea disparatado, el problema es que se comenzó a hablar de ellos en un centro de investigación al que, desde luego, nadie hubiese enumerado entre los más prestigiosos del momento. Aún peor, comenzó a hablar de ellos una mujer, Bárbara McClintock. Chocó contra un muro. La genética norteamericana de los años cuarenta estaba dominada por la idea de que cada gen regulaba una característica del organismo que lo portaba. Los transposones conllevaban introducir la aleatoriedad en un modelo mecánico cuyo objetivo última era la eugenesia y, lo que era aún más “peligroso”, conducía a que dos organismos genéticamente idénticos podían tener apariencias (fenotipos) distintos. A McClintock la trataron como a una loca o, mejor dicho, como a una histérica. Alguien con sentido común debió aconsejarle que, si quería seguir obteniendo financiación para sus investigaciones, abandonara la lucha por “sus” trasposones. A partir de 1953, McClintock dejó de publicar sus resultados.
   Una década después, François Jacob y Jacques Monod, es decir, dos genetistas franceses procedentes, pues, de otro enfoque sobre la genética, redescubrieron el papel de los genes reguladores de los que había hablado McClintock. Debió pasar aún casi otra década para que el mecanismo de transposición fuese nuevamente descrito en bacterias y levaduras. A partir de entonces McClintock comenzó a recibir toda clase de premios y honores hasta la concesión del Nobel en solitario ¡en 1983!
   Ahora que ya sabemos que los transposones existen... ¡¡agárrense porque vienen curvas!! No sólo existen, existen en los seres humanos. Se piensa que una parte importante de ellos se insertaron antes incluso de la separación entre eucariotas y procariotas. Algunos, para efectuar su transposición, necesitan ser codificados en RNA y, después, ese RNA se vuelve a transcribir en DNA que, ahora sí, se inserta en su nueva posición. Ese mecanismo indicaría la cercanía de su estado puramente vírico, es decir, son mucho más recientes. 
   No sólo los tenemos en nuestro genoma, los tenemos en abundancia. Algunos estudios señalan que hasta el 42% de nuestro material genético podrían ser transposones. Esta elevada cantidad no haría sino demostrar su antigüedad, pues buena parte de esa cifra son copias de un mismo gen en diferentes lugares del genoma. ¿Cómo puede un organismo tener tal cantidad de copias de genes de un virus y seguir funcionando? Naturalmente porque tienen alguna utilidad. Hay, al menos, dos funciones fundamentales que cumplen los transposones. La primera es ser un reservorio de mutaciones. De alguna manera, el organismo los mantiene controlados hasta que, en respuesta a una situación crítica del ambiente, les da rienda suelta, creando nuevos genes o nuevas funciones en los ya existentes. “Nuevo” significa aquí algo que no estaba presente en el genoma heredado y que se activa en las primeras fases del desarrollo embrionario pudiendo, por tanto, trasmitirse a la descendencia. La otra función es la que propuso McClintock, permitir la diferenciación de las células que comparten un mismo genoma, ganando, con ello, adaptabilidad al medio ambiente. Y aquí es donde aparece Fred Gage, genetista del Salk Insitute for Biological Studies de La Jolla, California. A finales del siglo pasado, Gage puso patas arriba las teorías sobre el cerebro humano al demostrar que en los adultos también se crean nueva células nerviosas destinadas, fundamentalmente, al hipocampo, es decir, la región donde se guardan los nuevos aprendizajes. Obviamente una sola de esas nuevas células basta para la adquisición de conocimientos complejos pues al establecer conexiones con las demás, modifica toda la red neuronal. A principios de este siglo Gage fue más lejos, describiendo un tansposón, el LINE-1, particularmente activo en el proceso de diferenciación de los precursones neuronales, es decir, en el proceso por el que aparece una neurona especializada en una nueva actividad. La conclusión está escrita con todas las letras en un artículo firmado por Gage y su equipo en 2007: “el genoma celular no es estático o determinista sino, más bien, dinámico”. No somos lo que somos por unos genes que determinan las características superiores que nos adornan, somos lo que somos porque hemos aprendido, como ningún otro organismo, a dominar el azar que nos constituye.