El poder de la neutralitat

Alleles .jpg La teoria de l’evolució, tal com la coneixem avui en dia, ens permet entendre com és que al planeta hi ha la grandiosa diversitat d’organismes que podem admirar i per quin motiu són com són. Els detalls resulten complexos i són objecte d’estudi i discussió, però les línies generals són ben senzilles. Sempre neixen més individus dels que l’ecosistema pot mantenir a la llarga. I com que no son tots exactament iguals, alguns ho tindran millor que altres per sobreviure i reproduir-se. Aquests seran majoritàriament els que deixaran descendents. Uns descendents que mantindran les característiques que van afavorir als seus progenitors, de manera que la població anirà modificant-se lentament amb el pas de les generacions.

Un sistema tan senzill d’entendre semblaria que es pot aplicar a tots els nivells. Però els físics ja fa anys que ens van fer veure que a nivell atòmic les coses funcionen diferent de com estem acostumats. Per tant, no hauria de ser cap sorpresa que a nivell molecular, la evolució (en aquest cas la evolució de les molècules) també sigui diferent de la dels organismes.

Això ho va demostrar un genetista japonès, en Motoo Kimura, que va adonar-se que tot i que  el mecanisme de selecció natural si que funciona a nivell de molècules, hi ha unes regles addicionals que encara són més importants.

La selecció natural segueix funcionant perquè si una mutació fa que una proteïna deixi de funcionar, les cèl·lules i l’organisme implicats segurament tindran problemes i seran eliminats. Per altra banda, si una proteïna té una mutació que fa que funcioni encara millor, doncs és possible que la selecció natural s’encarregui de mantenir-la ja que l’organisme que la tingui serà més eficient. Però això son cassos poc freqüents. El que Kimura va dir es que la majoria de mutacions que passen a nivell de molècules són irrellevants ja que ni perjudiquen, ni beneficien en res.  En aquest sentit, són mutacions neutres i per això, la teoria que va desenvolupar s’anomena neutralisme.

Les proteïnes estan fetes per seqüències d’aminoàcids. Moltes vegades trobem que la mateixa proteïna pot tenir en la mateixa posició un o altre aminoàcid sense que afecti al seu funcionament. Per tant, a la població es van acumulant petites diferències en la composició de les proteïnes i dels gens, que no es veuen afectades per la selecció natural ja que no hi ha cap motiu per eliminar ni seleccionar.

Si un petit grup d’individus colonitzen un nou indret, portaran un ventall de diferents formes mutants de cada gen (diferents formes que totes funcionen igual de be). El que segurament passarà és que les proporcions entre les diferents variants no seran exactament les mateixes que a la població original, per tant, quan comparem poblacions anirem trobant unes que tenen predominança d’un tipus de mutacions, mentre que en altres poblacions mostren més freqüència per altres formes. No hi ha hagut cap selecció en cap sentit, però la població de molècules acaba per ser diferent. El mecanisme es diu deriva genètica.

Aquest és el principi de la teoria neutralista de l’evolució molecular. De vegades sembla que sigui contraria a la selecció natural de tota la vida, però en realitat l’únic que passa és que s’apliquen a escales diferents. El neutralisme pot ser la força principal d’evolució quan ho mirem a nivell de proteïnes, DNA i molècules (la principal, no la única) i la selecció natural és el mecanisme que actua a nivell d’organismes.

El que passa és que en parlar i interpretar el món, acostumem a moure’ns a diferents nivells i fem servir efectes moleculars per explicar efectes en organismes. Aleshores és fàcil ignorar el neutralisme quan realment si que es important. O al revés, voler aplicar el neutralisme a organismes com si fossin molècules. Es generen discussions divertides per aquests motius. A mi mateix acostumen a renyar-me (sovint amb un punt de raó) per ignorar massa sovint els efectes del neutralisme.

Una feblesa que espero que Kimura em sabrà disculpar.

6 comentaris

  • Daniel Closa

    29/11/2011 16:51

    Carquinyol. A nivell de PCs la combinació neutralisme / seleccionisme pot ser ferotge. Per quin motiu trioomfen els Macs en determinats ambients? S’expandeixen els programes de manera neutral? o es per selecció? I si es així l aconsiderem natural o sexual? Buf quin camp de joc per especular!!

    Lenam: Tots dos són mecanismes ben reals. però cadascú es mira el món segons la seva teoria preferida i sempre ens fa ser una mica esbiaixats.

    Roger. Exacte. El que fa gràcia es quan et venen que una teoria es oposada a l’altra. Com ens agrada el blanc o negre als humans!

    David.Es una penitencia en tota regla. Entre tu i l’Anna (que us heu posat d’acord per respodnre plegats?) sempre em recordeu Kimura. Realment, la menara com es desplega la evolució i quins mecanismes té per fer-ho a cada nivell és una preciositat. A qui li agraden les teories simples? En la diversitat i els matsos està la bellesa.

    Anna. Tu! Tu ets la que la em feia sentir culpable de no valorar prou en Kimura. Però no em tornarà a passar! Poso els meus SNP per testimoni :-D

  • Anna

    29/11/2011 15:25

    Jajaja, quants anys han passat des d’aquell primer post sobre l’evolució al blog original fins que finalment el pobre Kimura s’ha vist reivindicat!! ;)

  • David

    29/11/2011 14:22

    Sembla que estiguis fent penitència Daniel, ja ja ja.
    Paradoxalment, el neutralisme (a nivell fenotípic!) és necessari pels seguidors de la selecció natural més darwiniana i clàssica, aquella tan amant dels canvis lents i graduals. Neutralisme i gradualisme, per a mi, van lligats, inclus a nivell d’organismes. No pots explicar amb la selecció natural l’aparició gradual (i remarco “gradual”) de noves estructures, per molt que alguns s’esforcin en trobar-n’hi aventatges absurdes (segur que els primers “brots” de les ales es van seleccionar positivament perque permetien saltar una micatoneta més? Probablement en un inici no farien ni això. Etcétera).

    Evidentment això avui en dia ja està una mica superat, gràcies al puntualisme i coneixent els gens Hox i altres gens responsables dels plans corporals, però tampoc podem reduïr tota aparició de nova/modificada estructura a gens d’efecte matern, GAP, Homeobox i demés marevelles.

    El que està clar es que els científics som humans, i tots sense excepció volem mimar i cuidar a les nostres creacions, i això inclou teories i resultats. Realment, em sembla absurd parlar de “neutralisme”, “gradualisme”, “puntualisme”, “evolució a salts”, etc., com si es tractés d’imposar una teoria sobre les altres. A la universitat sempre s’explicava així, com si una teoria hagués de desbancar les altres.
    Això sempre m’ha semblat absurd. En alguns casos una estructura evolucionarà de manera gradual, en d’altres hi haurà dos mutacions en un Hox i Santes Pasqües, a vegades un grup d’ocells arrivarà a una illa i tindrem una deriva genètica inapelable i d’altres actuarà amb força la selecció natural. I cap model serà més o menys cert.

    A tot això, gràcies per l’article. Està bé donar a conèixer altres mecanismes evolutius fora de la selecció natural.

    Salutacions, i records a l’EvoDevo, una de les branques més boniques de la Biologia.

  • Roger Verdaguer

    29/11/2011 12:51

    I el que havia estat subjecte de deriva genètica pot esdevenir, segons com canviïn els factors ambientals, subjecte per a la selecció natural. Tot és una mica relatiu em penso, i per a cada cas concret hi pot haver una explicació amb matissos diferents. Per a mi el bo és identificar les particularitats de cada situació. Tot i que molt sovint m’equivoco, també.

  • lenam

    29/11/2011 11:53

    No ho acabo d’entendre. Jo diria que la selecció natural i la deriva genètica són dos dels mecanismes d’evolució (no els únics) tant a nivell de molècules com d’organismes. Però això no és cap novetat, oi?

  • Carquinyol

    29/11/2011 9:27

    No tenia ni idea d’això del neutralisme. Això de tenir individus cada vegada més diferents però iguals m’ha recordat a l’ecosistema dels PC compatibles.