ANN ARBOR, Michigan.— Cuanto más compleja sea una planta o un animal más dificultades debería tener para adaptarse a los cambios en el ambiente. Ésa ha sido una máxima de la teoría de la evolución desde que el biólogo Ronald A. Fisher formuló la idea en 1930. Pero si ese principio fuera cierto ¿cómo se explican todos los organismos complejos y bien adaptados, desde las orquídeas a los pájaros y los humanos, en este mundo?

El problema del “costo de la complejidad” confunde a los biólogos y suministra argumentos a quienes proponen un diseño inteligente y sostienen que tal intrincación sólo puede ser el resultado de un diseñador divino y nunca de la selección natural. Un nuevo análisis realizado por Lianzhi “George” Zhang y sus colaboradores en la Universidad de Michigan y en los Institutos Nacionales de Investigación de la Salud de Taiwán deja al descubierto fallas en los modelos de los cuales surgió la idea del costo de complejidad, y muestra que la complejidad, de hecho, puede desarrollarse mediante los procesos de evolución. En realidad un grado moderado de complejidad equipa mejor a los organismos para que se adapten al cambio ambiental, según indica esta investigación. Las conclusiones se publicarán en la revista de Internet Proceedings of the National Academy of Sciences, durante la semana del 27 de septiembre.

El estudio enfocó un fenómeno biológico llamado pleiotropía por el cual un solo gen afecta más que un solo rasgo. Los ejemplos de pleiotropía son bien conocidos en ciertas enfermedades humanas, y el efecto también se ha documentado en animales empleados para experimentos, tales como las moscas de la fruta. Los biólogos, asimismo, reconocen su importancia en el desarrollo, el envejecimiento y muchos procesos evolucionarios. Sin embargo la pleiotropía es difícil de medir y sus patrones generales son poco conocidos, dijo Zhang, quien es profesor de ecología y biología evolucionaria.

Aún así los científicos han desarrollado modelos matemáticos del fenómeno sobre la base de ciertas presunciones y han hecho predicciones a partir de los resultados de esos modelos. Zhang y sus colegas decidieron cotejar las presunciones con las observaciones de la vida real y para ello analizaron varias bases grandes de datos que catalogan los efectos de algunas mutaciones genéticas específicas sobre rasgos en los organismos del modelo (levadura, ascárides y ratones). Cada conjunto de datos incluyó de cientos a miles de genes y desde decenas a cientos de rasgos.

Para simplificar los modelos matemáticos de pleiotropía han presumido que todos los genes en un organismo afectan todos sus rasgos en cierta medida. Pero el grupo de Zhang encontró que la mayoría de los genes afecta sólo un pequeño número de rasgos, en tanto que unos pocos genes, en términos relativos, afectan un gran número de rasgos.

Es más: los investigadores encontraron un patrón “modular” de organización dentro del cual los genes y los rasgos se agrupan en conjuntos. Los genes en un conjunto en particular afectan un grupo particular de rasgos, pero no los rasgos en otros grupos.

Además los investigadores descubrieron que cuantos más rasgos afecta un gen, más fuerte es el efecto sobre cada rasgo.

Todas estas conclusiones desafían las presunciones que subyacen en los modelos matemáticos clásicos y que sugieren que la complejidad es extremadamente costosa.

Cuando Fisher escribió inicialmente acerca del costo de la complejidad argumentó que las mutaciones al azar —que junto con la selección natural conducen la evolución— probablemente benefician más a los organismos simples que a los organismos complejos.

“Piense en un martillo y en un microscopio”, dijo Zhang. “Uno es complejo, el otro es simple. Si cambiamos de forma arbitraria un componente del sistema en un par de centímetros, por ejemplo, es más probable que se descalabre el microscopio que el martillo”.

En un artículo publicado en 2000 el genetista evolucionario H. Allen Orr, de Rochester, propuso razones adicionales a favor del costo de la complejidad. De acuerdo con su modelo, aún si una mutación beneficia a un organismo complejo es poco probable que se difunda a toda la población y se torne “fijo”. Y aún si lo hiciera, es probable que la ventaja de la mutación sea pequeña.

Mediante la incorporación de una representación más realista de la pleiotropía el análisis de Zhang encontró que lo correcto está en los argumentos de Orr al revés. Aunque la observación de Fisher sigue en pie, la reversión de las afirmaciones de Orr reduce su impacto y con ello disminuye el costo de la complejidad.

Además el análisis mostró que la capacidad de los organismos para adaptarse está en su cima cuando los niveles de complejidad son intermedios. “Esto significa que lo mejor no es un organismo simple, y lo mejor no es un organismo muy complejo, sino que lo mejor en términos de tasa de adaptación es un nivel intermedio de complejidad”, señaló Zhang.

Las nuevas conclusiones ayudan a sustentar la biología de la evolución ante las críticas de quienes proponen un diseño inteligente, apuntó Zhang. “La evolución de la complejidad es un aspecto al cual se refieren a menudo. Lo admito, hay algunas dificultades teóricas en la explicación de la evolución de la complejidad debido a la noción el costo de la complejidad, pero con nuestras conclusiones estas dificultades han desaparecido ahora”.

Los coautores del artículo de Zhang son el ex estudiante graduado de la UM Zhi Wang, quien ahora está en la firma Sage Bionetworks de Seattle (Washington), y Ben- Yang Liao, de los Institutos Nacionales de Investigación de la Salud, en Taiwán.

Los fondos provinieron de los Institutos Nacionales de Salud de Estados Unidos y los Institutos Nacionales de Investigación de la Salud, de Taiwán.

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