Entrevista a Graham Bell

«Quien tiene una formación sólida en biología no puede ser creacionista»

Profesor en la Universidad McGill de Canadá y miembro de la Royal Society de Londres

Graham Bell

El doctor Graham Bell es profesor de Evolución en la Universidad McGill (Montreal) y una de las voces más importantes del ámbito académico en biología evolutiva. En 2016, fue nombrado miembro de la Roya Society de Londres, uno de los reconocimientos científico más prestigiosos a escala mundial. Sus contribuciones recientes más importantes se han dado en el campo de la evolución experimental, pero es igualmente reconocido por sus influencias en el desarrollo de otros programas apasionantes de investigación en ecología y evolución, incluyendo la teoría de la biodiversidad neutral y la evolución del sexo, «la reina de los problemas en la biología evolutiva», tal y como él escribió en su libro The masterpiece of nature (University of California Press, 1982).

En su último libro, The evolution of life (Oxford University Press, 2015), usted empieza el primer capítulo afirmando: «Casi todo es una piedra, un reloj o un escarabajo». ¿Escogió el término reloj a propósito per a comentar la diferencia entre los objetos diseñados por los humanos y los seres vivos?

Sí, este ejemplo ya se ponía en tiempos de William Paley.

¿Cómo pueden los científicos hacer entender a la sociedad que el diseño inteligente y el creacionismo no encuentran respaldo científico, sino que están basados en creencias?

No creo que sea un problema en Europa, por lo que sé. En Canadá, tampoco realmente. Lo es en algunas partes de los Estados Unidos y en otras partes del mundo. La solución es solo educación. Quien tiene una formación sólida en biología no puede ser creacionista.

Hace quince años, en una entrevista con Lynn Margulis para Mètode, ella consideraba que los pasos más importantes en la evolución procedían de asociaciones simbióticas de diferentes organismos. ¿Comparte esta opinión, o más bien cree que son los pasos micro-evolutivos los que dirigen la evolución?

Esta discusión lleva mucho tiempo en marcha. Es decir ¿la evolución es la acumulación de muchos cambios pequeños durante un período largo de tiempo o, por el contrario, puede la evolución producirse rápidamente y dar lugar a nuevos tipos de criaturas en un período de tiempo muy corto? Las dos preguntas tienen una respuesta afirmativa. En evolución experimental, se ha dicho que hay cambios que se consiguen muy rápidamente, debido a unos genes con mutaciones de gran efecto. O bien que la adaptación consiste en la acumulación de mutaciones individuales de efecto reducido. Parece ser que ambos son verdad, pero en circunstancias diferentes. Por tanto, si una población grande de microbios, por ejemplo, de repente queda expuesta a un estrés severo, el primer cambio que se observará será debido a una mutación de gran efecto. Muy a menudo se produce una pérdida de función a través de mutaciones en un gen regulador. Si, por otra parte, el estrés es moderado, pero se alarga en el tiempo, es posible que se acumulen mutaciones de efecto reducido. En otras palabras, ambos puntos de vista pueden ser ciertos en función de las circunstancias en que la población evolucione. Creo que el argumento de Lynn Margulis era que algunos de los rasgos más fundamentales de la vida de las eucariotas surgieron bastante abruptamente a causa de la domesticación de las procariotas, que habrían sido tragadas y transformadas en cloroplastos y mitocondrias. En este sentido, es perfectamente correcto. Así pues, se dan ambos tipos de cambios: a gran escala, y modificaciones subsiguientes ocasionadas por una larga serie de cambios pequeños.

«Hay una tradición que se remonta a Darwin que consiste en enfatizar la extrema lentitud del cambio evolutivo»

Si estas dos formas de progresión en la evolución son importantes, ¿por qué nos centramos casi siempre en los pequeños cambios graduales de la evolución, en lugar de buscar cómo se producen y evolucionan los grandes cambios?

Se trata de una tradición que se remonta a Darwin, que consiste en enfatizar la extrema lentitud del cambio evolutivo. La mayoría de sus contemporáneos lo apoyaron en esta idea. Y no fue hasta la década de los cincuenta cuando se dieron cuenta de que la adaptación podía ocurrir muy rápidamente, ya fuera en el laboratorio o sobre el terreno, con los primeros estudios que mostraban que era posible estudiar la acción de la selección natural en un período de tiempo razonable sobre el terreno (con estudios con caracoles, moscas, etcétera). Esta fuerte tradición gradualista se mantuvo durante casi un siglo y hace solo cincuenta años que se dejó de lado. Ahora hay una nueva escuela del pensamiento en la biología evolutiva, llamada «dinámica eco-evolutiva» (a veces conocida por otros nombres), que destaca que el cambio evolutivo puede afectar a las propiedades ecológicas de las especies dentro de un breve período de tiempo. Por tanto, no se puede ignorar el cambio evolutivo cuando se piensa en la dinámica poblacional de las especies o comunidades. Este es un cambio de énfasis que se ha producido recientemente.

Quizás el interés en los cambios de la secuencia nucleótidica surge a partir del desarrollo de técnicas moleculares (reacción en cadena de polimerasa, secuenciación…) que se han desarrollado en las últimas décadas.

La capacidad de secuenciar ha cambiado nuestra capacidad para ver cuál es la base subyacente genética de adaptación. Pero las cosas no han salido exactamente como se habían previsto. Teníamos en mente la imagen clásica de una población que experimenta estrés, y entonces una mutación beneficiosa surge, pasa por todos los miembros de la población y se fija. Después de un tiempo, llega la siguiente mutación, se fija y así sucesivamente, en una población asexual. Resulta que esto no es cierto, al menos no en aquellos casos en los que se ha estudiado. Al contrario, lo que hay realmente son cohortes o combinaciones de genes, que fijarán esa selección o que permanecerán sin expresarse. Esto resulta mucho más complejo del que pensábamos que iba a ser. Además, muchos, si no la mayoría de los cambios que se observan durante la adaptación en laboratorio son pequeñas canceladuras, inserciones o reajustamientos. Se puede obtener cambios cariotípicos ocurridos durante la evolución de una población en un período de pocos meses. Per tanto, la población en evolución es una entidad genética más compleja de lo que solíamos pensar. Por desgracia, a menudo es muy difícil relacionar los cambios que se están produciendo con los agentes de estos cambios. Muy a menudo es posible predecir exactamente lo que vas a modificar y más o menos qué mutaciones tienen éxito, pero si se producen modificaciones más complejas, tales como domesticar un organismo en el laboratorio y acostumbrarlo al crecimiento en un medio artificial o exponiéndolo a condiciones más naturales, entonces se pueden conseguir muchos más cambios complejos, en los cuales es muy difícil predecir exactamente qué va a pasar. Se pueden predecir los fenotipos, pero no los cambios genéticos que se escoden detrás.

«La capacidad de secuenciar ha cambiado nuestra capacidad para ver cuál es la base subyacente genética de adaptación»

Sexo y muerte son una obsesión para muchas personas, no solo para usted tal como vemos en su libro Sex and death in protozoa. The history of an obsession (Cambridge University Press, 1988). Pero, ¿cómo se relacionan?

Por casualidad, me encontré con experimentos que se hicieron en la segunda mitad del siglo XIX, cuando existía la idea de que si un linaje era perpetuamente asexual, este poco a poco perdería vitalidad, decaería y finalmente se extinguiría. Por tanto, el sexo es necesario para rejuvenecer el linaje. Algunos investigadores hicieron experimentos largos, laboriosos e ingeniosos, aislando propágulos. Estos experimentos consisten en coger un ciliado u otro protozoo y observarlo con el microscopio. Se dejan en cultivo durante 24 horas y al final de este periodo, habrán generado una progenie. Se escoge uno de los descendientes y de nuevo se aísla durante 24 horas. Este se reproduce, entonces se vuelve a aislar un miembro de la progenie y así sucesivamente. La predicción era que, mientras el período de reproducción continúe, finalmente todas aquellas líneas decaerán y se extinguirán.  Llegados a este punto, antes de que se extingan, se necesita un ciclo sexual para rejuvenecer el linaje, pero no llegó a esclarecerse como se producía este factor. Sorprendentemente, estos experimentos tuvieron éxito. La conexión entre sexo y muerte es que, si se propaga un linaje asexual continuamente aislando individuos, entonces el linaje se deteriorará. Estos experimentos se han repetido en la edad contemporánea, con microbios y otros tipos de organismos, y se han obtenido los mismos resultados: el linaje se deteriora.

Y este deterioro no es a causa del entorno…

No, no lo es. En este tipo de experimentos, lo que se está haciendo es aumentar poco a poco la frecuencia de mutaciones perjudiciales, que se mantienen a baja frecuencia por selección natural en una población sexual grande. De hecho, se puede utilizar experimentos de ese tipo para medir o calcular la tasa de mutación (experimentos de acumulación de mutaciones). Las personas que los estaban llevando a cabo consiguieron resultados correctos, pero no fueron capaces en aquel momento de interpretar los resultados, porque muchos de estos experimentos se hicieron antes de Mendel. Una historia fascinante, que derivó, por supuesto, en el pensamiento moderno sobre la manera en que el sexo se mantiene en las poblaciones naturales. Este es pues el vínculo entre el sexo y la muerte. Los cultivos experimentales aislados condujeron a la decadencia a las poblaciones sin sexo.

Usted ha sido uno de los fundadores de la visión neutralista sobre la organización de las metacomunidades, donde los patrones macroecológicos surgen con la ausencia de diferencias entre especies. No obstante, también ha considerado la selección ecológica esencial en la adaptación y la especialización. ¿No son estas opiniones contradictorias?

Yo distingo entre lo que llamamos versiones fuertes y versiones débiles de la teoría neutralista. La fuerte es aquella donde las especies realmente son exactamente equivalentes. Y esto desemboca en patrones macroecológicos como la relación especies-área, por ejemplo. La versión débil es que las especias pueden distinguirse, ya que son ecológicamente diferentes con respecto a algunos atributos. Pero eso es muy difícil de detectar. Y los procesos estocásticos [que implican cambios aleatorios] ahogan estas diferencias sistemáticas cuando estamos tratando con patrones macroecológicos de tipo relación especie-área. En otras palabras, son conjuntos de especies que se comportan como si fueran neutrales en el sentido estricto de la palabra. Creo que la versión débil de la teoría neutralista es extremadamente persuasiva. De hecho, toda la macroecologia puede ser explicada en términos de patrones que serán exhibidos por las comunidades neutralistas. El ejemplo clásico es la co-distribución. En este caso, hay varios de lugares diferentes dentro de un área determinada. Se toma nota de las especies que están presentes en cada uno de los sitios, y lo que se espera observar de ellas. Si la teoría del nicho es correcta, debería haber correlaciones consecuentes entre especies. Por tanto, el mismo tipo de especies se hallará en los mismos tipos de lugar. Si la teoría neutralista es correcta, los patrones de codistribución que están pronosticados por la teoría del nicho acaban resultando más difíciles de distinguir de aquellos pronosticados por la teoría neutralista. Deben hacerse suposiciones muy específicas sobre la estructura del entorno y la manera en que los organismos se refieren a ella. Y tiene que darse una selección bastante en funcionamiento para que pueda verse que eso definitivamente no es neutral. En otras palabras, es muy difícil inferir un proceso desde un patrón. Y creo que aquí es donde muchos macroecologistas han fallado. Piensan que pueden observar patrones en la naturaleza y que, a partir de ellos, pueden hacer fuertes inferencias sobre los procesos naturales. La lección de la teoría neutralista es que esto no es cierto. Podemos explicar bastante bien todos estos patrones a través de la teoría neutralista, aunque no encuentre aplicación directa, en el sentido de que todas las especies sí que tienen atributos equivalentes.

Organisme model d'alga - Chlamydomonas

La especie Chlamydomonas es un organismo modelo de alga utilizado por el equipo del profesor Bell para analizar si las poblaciones de algas se adaptan al aumento de dióxido de carbono en la atmósfera. 

En un artículo reciente sobre la adaptación al cambio global y el aumento de CO2, basado en la evolución experimental, usted concluyó que las poblaciones naturales a menudo no se adaptan al impacto humano, y además, que las algas podrían no solo no incrementar su eficiencia de fijación del CO2, sino que esta disminuiría. Por tanto, no se puede confiar en su respuesta. Una visión pesimista, como dice usted, ¿no?

Los experimentos que hemos hecho son bastante extensos y han sido llevados a cabo por Sinéad Collins y Dieter Sültemeyer. Ellos demostraron que el fitoplancton no se adapta al CO2 elevado, lo cual fue una gran sorpresa. Esto se ha realizado también en nuestro laboratorio con Chlamydomonas, que es un organismo modelo de alga, y también se ha realizado con media docena de otras especies y siempre obtuvimos los mismos resultados. Cuando se mantienen poblaciones durante generaciones sometido a un CO2 elevado, al final sus propiedades no cambian. No se observa que una población que se cultiva durante 1.000 generaciones con un CO2 elevado fije este de manera más eficientes que las poblaciones cultivadas con un CO2 ambiental. Por tanto, no hay una respuesta específica. Parece que empeoran sometidas a un CO2 inferior. Sorprendentemente, no se observa ninguna adaptación. Hay consecuencias ecológicas, pero ocurren dentro de una población. Si se comparan diferentes tipos de algas, diatomeas, clorofíceas y cianobacterias bajo un CO2 elevado, este alterará su relación competitiva. En concreto, las que son más eficientes en la fijación de CO2 tienden a sufrir una desventaja competitiva cuando las concentraciones de CO2 en la atmosfera aumentan. Por lo tanto, los tipos relativamente ineficientes como las clorofíceas, en realidad aumentan en frecuencia en comunidades experimentales, en relación con un tipo de plancton más eficiente, como las cianobacterias. Aunque creo que nuestro experimento demostró que no puede esperarse que las especies individuales se adapten a un CO2 elevado, a escala de comunidad el equilibrio entre sus especies cambiará. Y eso es un cambio no neutral.

«Cuando escribes para el público en general, tienes que conseguir que interese a las personas que no han tenido ningún contacto antes con este campo»

La escritura científica normalmente es muy fría, y hasta aburrida. Sin embargo, a usted se le ha elogiado por mantener un lenguaje rico cuando escribe ensayos académicos. Por ejemplo, The masterpiece of nature es el título de unos de tus libros. ¿No cree que la escritura científica necesita un estilo más atractivo?

Bueno, eso depende de la audiencia para la cual escribes. Si expones un argumento técnico muy particular, solo conseguirás llegar a un centenar de personas, las que son de este campo. En este caso, lo sacrificas todo a cambio de precisión, para decir exactamente lo que has visto y lo que eso significa. Eso pasa en las revistas cuando estás sintetizando un nuevo producto químico o describiendo una nueva mutación… Alguna cuestión técnica simple de este tipo. Será un estilo muy seco de escritura, no apto para todos los públicos. Por otro lado, si se publica en una revista que será leída por personas con una formación muy diferente, como Nature o Science, Proceedings of the National Academy of Sciences, tipos de revistas con finalidades generales, entonces creo que es una virtud escribir en un estilo más atractivo. Lo que buscas es simplificar hasta cierto punto las cosas y hacerlas más fáciles para la gente que no trabaja en el mismo campo. En este caso, sacrificas la precisión para conseguir la inmediatez en la comunicación. Y, por supuesto, escribir para el público en general, porque tienes que conseguir que interese a las personas que no han tenido ningún contacto antes con este campo en particular. Por tanto, todo depende de los lectores.

© Mètode 2018

Departamento de Microbiología y Ecología e Instituto Cavanilles de Biodiversidad y Biología Evolutiva, Universitat de València.