Ingeniería genética natural

La ingeniería genética natural (EGN) es una clase de proceso propuesta por el biólogo molecular James A. Shapiro para explicar la novedad creada en el curso de la evolución biológica. Shapiro desarrolló este trabajo en varias publicaciones revisadas por pares desde 1992 en adelante, y más tarde en su libro de 2011 Evolution: A View from the 21st Century , que se actualizó con una segunda edición en 2022. ^{[ 1 ]} Utiliza la EGN para explicar varios contraejemplos propuestos al dogma central de la biología molecular (la propuesta de Francis Crick de 1957 de que la dirección del flujo de información de secuencia es solo de ácido nucleico a proteínas, y nunca al revés). Shapiro se basó en trabajos tan diversos como la adaptabilidad del sistema inmunitario de los mamíferos , los macronúcleos ciliados y la epigenética . El trabajo ganó cierta notoriedad después de ser defendido por los partidarios del Diseño Inteligente , a pesar del repudio explícito de Shapiro a ese movimiento.

Shapiro expuso por primera vez sus ideas sobre ingeniería genética natural en 1992 ^{[ 2 ]} y ha continuado desarrollándolas tanto en la literatura científica primaria ^{[ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]} como en trabajos dirigidos a un público más amplio, ^{[ 7 ] [ 8 ]} culminando en la publicación en 2011 de Evolution: A View from the 21st Century (segunda edición en 2022. ^{[ 9 ]} ).

La ingeniería genética natural es una reacción contra la síntesis moderna y el dogma central de la biología molecular . La síntesis moderna se formuló antes de la elucidación de la estructura de doble hélice del ADN y del establecimiento de la biología molecular en su estatus de prominencia actual. Dado el conocimiento existente en ese momento, se consideró suficiente un modelo simple y potente de cambio genético mediante mutación no dirigida (descrita vagamente como " aleatoria ") y selección natural para explicar la evolución observada en la naturaleza. Con el descubrimiento de la naturaleza y las funciones de los ácidos nucleicos en la genética, este modelo impulsó el llamado Dogma Central de la Biología Molecular de Francis Crick : "[La información secuencial] no puede transferirse de vuelta de una proteína a otra proteína ni a un ácido nucleico". ^{[ 10 ] [ 11 ]}

Shapiro señala que múltiples sistemas celulares pueden afectar el ADN en respuesta a estímulos ambientales específicos. Estos cambios "dirigidos" contrastan con las mutaciones no dirigidas de la síntesis moderna y (según la interpretación de Shapiro) con la prohibición de que la información fluya del entorno al genoma.

En el artículo de Genetica de 1992 que introdujo el concepto, Shapiro comienza enumerando tres lecciones de la genética molecular:

• Existe una sorprendente cantidad de conservación genética a través de los límites taxonómicos,
• La estructura en mosaico del genoma da como resultado múltiples genes no locales que tienen múltiples efectos filogenéticos y, basándose en el trabajo de su amiga y colaboradora Barbara McClintock ,
• la existencia de múltiples mecanismos celulares (incluidos elementos genéticos móviles ) que pueden reestructurar el ADN.

A partir de esto, Shapiro concluye:

Se puede argumentar que gran parte del cambio genómico en la evolución resulta de un proceso de ingeniería genética que utiliza los sistemas bioquímicos para movilizar y reorganizar las estructuras de ADN presentes en las células vivas. ^{[ 2 ]}

En un artículo de 1997 de Boston Review , Shapiro enumera cuatro categorías de descubrimientos realizados en biología molecular que, en su opinión, no están adecuadamente explicados por la Síntesis Moderna : organización del genoma , capacidades de reparación celular , elementos genéticos móviles y procesamiento de información celular. ^{[ 12 ]} Shapiro concluye:

¿Qué importancia tiene la incipiente interfaz entre la biología y la ciencia de la información para la reflexión sobre la evolución? Abre la posibilidad de abordar científicamente, en lugar de ideológicamente, la cuestión central tan acaloradamente debatida por los fundamentalistas de ambos lados del debate creacionista-darwinista: ¿Existe alguna inteligencia rectora en el origen de las especies que exhiben adaptaciones exquisitas que abarcan desde la represión del profago lambda y el ciclo de Krebs, pasando por el aparato mitótico y el ojo, hasta el sistema inmunitario, el mimetismo y la organización social? ^{[ 12 ]}

En el contexto del artículo en particular y del trabajo de Shapiro sobre ingeniería genética natural en general, la "inteligencia rectora" se encuentra dentro de la célula. (Por ejemplo, en un ensayo del Huffington Post titulado Cognición celular y toma de decisiones celulares ^{[ 13 ],} Shapiro define las acciones cognitivas como aquellas que se basan en el conocimiento e implican decisiones apropiadas a la información adquirida, argumentando que las células cumplen con este criterio). Sin embargo, la combinación del desacuerdo con la Síntesis Moderna y el debate sobre una inteligencia creativa ha llamado la atención de los defensores del Diseño Inteligente sobre su trabajo .

La ingeniería genética natural ha sido citada como una controversia científica legítima (en contraste con las controversias planteadas por diversas ramas del creacionismo ). ^{[ 14 ]} Si bien Shapiro considera interesantes las preguntas que plantea el Diseño Inteligente, se distancia de los creacionistas al considerar que estos problemas son científicamente abordables (específicamente al comprender cómo la ingeniería genética natural desempeña un papel en la evolución de la novedad). ^{[ 6 ]}

Con la publicación de Evolution: A View from the 21st Century , el trabajo de Shapiro volvió a ser objeto de debate en la comunidad del Diseño Inteligente. En una conversación con Shapiro, William Dembski le preguntó su opinión sobre los orígenes de los sistemas naturales de ingeniería genética. Shapiro respondió que «de dónde provienen en primer lugar no es una pregunta que podamos responder de manera realista en este momento». ^{[ 15 ]} Si bien Dembski considera que esta postura no es, al menos, incompatible con el Diseño Inteligente, Shapiro ha rechazado explícita y reiteradamente tanto el creacionismo en general ^{[ 16 ]} como el Diseño Inteligente en particular. ^{[ 17 ]}

Si bien Shapiro desarrolló la NGE en la literatura revisada por pares, la idea atrajo mucha más atención cuando resumió su trabajo en su libro Evolution: A View from the 21st Century . ^{[ 18 ]} En parte debido a su análisis del movimiento del Diseño Inteligente , el libro fue ampliamente reseñado y criticado. ^{[ 19 ] [ 20 ] [ 21 ] [ 22 ] [ 23 ] [ 24 ] [ 25 ] [ 26 ] [ 27 ] [ 28 ]} Las críticas se dividen en dos categorías principales:

1. Que la teoría cruza la línea hacia la teleología , una línea ejemplificada por la reseña escrita por Larry Moran. ^{[ 19 ]} La forma del argumento de Shapiro tiene puntos de semejanza con varios argumentos creacionistas en el sentido de que la biología observada no puede explicarse mediante una combinación de mutación "aleatoria" (no dirigida) y selección natural. Una de las muchas respuestas estándar a estos argumentos es que la biología puede explicarse suficientemente sin invocar causas superiores. La visión de Shapiro difiere significativamente de la de los creacionistas, sobre todo porque sus causas superiores existen solo a nivel de la maquinaria celular. Sin embargo, para un crítico que no está convencido de la necesidad de causas superiores, no es persuasivo sustituir las causas superiores materiales por las sobrenaturales.
2. Que Shapiro no ofrece una interpretación justa del dogma central. La interpretación de Shapiro del dogma central requiere que solo las mutaciones aleatorias puedan ser la raíz del cambio evolutivo. Si esta interpretación es correcta, entonces, ignorando la laxitud de tal aplicación del término " aleatorio ", los diversos mecanismos identificados por Shapiro ( por ejemplo , la epigenética ) sí refutan esta teoría. Sin embargo, Crick y los genetistas en general ya conocían la existencia de mutágenos en el momento de la formulación y reformulación del dogma central, e incluso antes del descubrimiento de los mecanismos de la herencia biológica. ^{[ 29 ]} Una interpretación más conservadora, en palabras de Marshall Nirenberg , es simplemente que "el ADN produce ARN, que produce proteínas". ^{[ 30 ]} Según esta interpretación, no se esperaría que las proteínas modificaran el ADN, pero Shapiro proporciona múltiples ejemplos de dónde ocurre esto, incluyendo la modificación de histonas , subclases mutagénicas de enzimas de escisión y reparación , regulación extensa de elementos genéticos móviles y varias clases de regulación de ARN, y modificación directa de nucleótidos a través de la metilación de citosina y la desaminación enzimática . ^{[ 31 ]}

Shapiro respondió a la reseña en Evolutionary Intelligence . ^{[ 32 ]}

• Sesgo de mutación
• Mutacionismo