La evolución es algo complicado. Gran parte de la biología evolutiva moderna busca reconciliar la aparente aleatoriedad de las fuerzas detrás del proceso (cómo ocurren las mutaciones, por ejemplo) con los principios fundamentales que se aplican en toda la biosfera. Generaciones de biólogos han esperado comprender la rima y la razón suficiente de la evolución para poder predecir cómo sucede.

Pero si bien la predicción sigue siendo un objetivo digno, los científicos ahora se centran en su primo mucho más ambicioso: el control sobre cómo sucede.

Esto puede parecer ciencia ficción, pero los mejores ejemplos de este esfuerzo viven en nuestro pasado. Consideremos el proceso de selección artificial, término acuñado por Charles Darwin: hace miles de años, los humanos comenzaron a identificar plantas y animales con rasgos preferibles y a criarlos selectivamente, lo que amplificó esos rasgos en su descendencia. Este enfoque nos dio la agricultura, uno de los inventos culturales más transformadores de la historia de la humanidad. Posteriormente, la selección artificial. en animales y las plantas nos ayudaron a comprender la genética y cómo evolucionan los genes en las poblaciones. Pero a pesar de lo eficaz que ha sido, la selección artificial sigue siendo bastante limitada.

Esto es diferente de la selección natural, la fuerza que impulsa la evolución adaptativa en la Tierra, donde no hay ningún actor intencional que realice la selección. El actor seleccionador no es un criador humano, sino la naturaleza misma, que selecciona las variantes con mayor “aptitud”: aquellas con mayor probabilidad de sobrevivir y producir descendencia sana. Y cuando la naturaleza selecciona, los resultados pueden ser difíciles de predecir.

Ahora los biólogos esperan dictar cómo ocurre la evolución a nivel molecular y ejercer tanto control directo sobre el proceso reproductivo como lo hacemos en los cultivos. ¿Podemos orquestar la evolución, mutación tras mutación, hacia el resultado que prefiramos? 

Sorprendentemente, ya estamos a mitad de camino. El 2018 Premio Nobel de Química trabajo reconocido sobre un método llamado evolución dirigida, que permite a los científicos diseñar nuevas biomoléculas. Una de las ganadoras, Frances Arnold, fue pionera en una forma de mutar proteínas en el laboratorio y luego medir su funcionalidad (digamos, qué tan bien una enzima metaboliza el azúcar). Entonces es posible aislar las proteínas candidatas de interés, mutarlas y seleccionarlas más, hasta que hayamos generado una proteína con función mejorada (en este caso, una enzima que metaboliza el azúcar de manera muy eficiente). En este sentido, los químicos actúan como criadores de perros, pero sin depender de la reproducción sexual para generar la descendencia proteica. Más bien, están generando una población diversa de proteínas y midiendo sus propiedades en cuestión de horas. Y al seleccionar lo que quieren, controlan cómo ocurre la evolución.

A partir de este ejemplo, queda claro que controlar la evolución (dirigirla hacia ciertos resultados) requiere conocimiento de cómo ocurrirá la evolución, junto con la tecnología para intervenir. Así que podemos pensar en el problema a través de la lente de una ecuación simple: Control = predicción + ingeniería.

Este control puede ser más sutil que el enfoque de Arnold. Uno estudio del 2015 sugirió usar antibióticos en un cierto orden para desviar la evolución de la creación de patógenos resistentes a los antibióticos. Y algo similar está sucediendo con el tratamiento del cáncer: los oncólogos están tratando de aprovechar nuestra comprensión molecular del cáncer para dirigir las células cancerosas hacia la susceptibilidad a ciertas drogas. Esto es posible porque sabemos que cuando una célula cancerosa desarrolla resistencia a un fármaco, puede volverse más susceptible a otros. Esta noción de “sensibilidad colateral” se basa en principios fundamentales de las compensaciones en los sistemas biológicos: en general, no hay “almuerzo gratis” en la evolución, y la adaptación a menudo conlleva costos.

En trabajos más recientes, los científicos han generalizado estos enfoques. Utilizando ideas de la física cuántica, un equipo multidisciplinario (incluidos médicos, informáticos y físicos) aplicó un método llamado impulso contradiabático para orientar a las poblaciones hacia objetivos predeterminados. Por ejemplo, las infecciones por algunas cepas de parásitos de la malaria son más fáciles de tratar que otros. Los investigadores podrían intentar "dirigir" las poblaciones de parásitos hacia cepas más fáciles de tratar.

Se están aplicando ideas similares a otros sistemas, como el microbioma, donde los biólogos evolutivos ahora utilizan la evolución dirigida para controlar comunidades microbianas como los que viven en nuestra piel y en nuestro intestino. Para ello, están utilizando el conocimiento de cómo ciertos microbios interactúan entre sí junto con nuevas técnicas microbianas que nos permiten introducir microbios en una población de otros microbios. La esperanza es que podamos utilizar este conocimiento para algún día dirigir la composición del microbioma hacia una que se asocie con mejores resultados de salud.

Estos avances demuestran que, de alguna forma, el control evolutivo es una cosa del presente, no del futuro. Pero los ejemplos más exitosos han tenido lugar en un pequeño número de entornos: microbios, comunidades microbianas y proteínas. Y aún más, los esfuerzos existentes se centran en el control durante períodos de tiempo cortos: ningún científico razonable pretende ser capaz de controlar la evolución molecular que actúa durante décadas o siglos (fuera de la selección artificial que ha tenido lugar durante milenios). El verdadero control sobre el proceso evolutivo sigue estando estrictamente limitado por nuestro conocimiento y herramientas actuales.

Si bien los desafíos técnicos del control evolutivo siguen siendo sustanciales, las barreras éticas también son notables. Los problemas se superponen con los relacionados con los organismos genéticamente modificados. Cuando diseñamos una mutación en una variedad de maíz que le confiere la capacidad de crecer incluso en ambientes estresantes, influyemos en las generaciones futuras de esa variedad de maíz. Además, selección de embriones en humanos puede parecerse a la selección artificial, dándonos la capacidad de controlar la aparición de rasgos humanos en poblaciones futuras. En general, las aplicaciones demasiado entusiastas de estas tecnologías pueden estar impulsadas por una especie de determinismo genético: la visión ingenua de que las diferencias significativas entre organismos dentro de una población pueden explicarse (principalmente) por su composición genética.

Si alguna vez intentáramos ingenuamente dirigir la evolución de los humanos y otros organismos a lo largo de una escala temporal más larga, seríamos víctimas de una especie de determinismo evolutivo, que sostiene que podemos y debemos tener control total sobre cómo evoluciona la vida en el futuro. En última instancia, estas ambiciones están fuera de lugar. Subestiman el capricho de la evolución biológica: la dificultad de considerar todas las fuerzas que dan forma al funcionamiento y florecimiento de la vida. Algunos pueden imaginar que la inteligencia artificial puede ayudar a resolver estas incertidumbres. Pero la IA no es una panacea para la ignorancia. Es más eficaz cuando ya comprendemos los caprichos del sistema que intentamos modelar y predecir. La biología evolutiva no cumple del todo con este estándar, al menos no todavía.

Podemos (y debemos) al mismo tiempo entusiasmarnos con la ambición de la biología moderna y tener la presencia de ánimo para reconocer nuestros límites. Por ejemplo, el eugenesia El movimiento sugirió que la raza humana podría mejorarse utilizando el tipo de métodos que nos dieron animales y cultivos domesticados. Ahora entendemos que fue intolerante y se basó en una mala biología. Ejemplos como estos son advertencias y deberían enseñarnos que los intentos descuidados de controlar fuerzas tempestuosas como la evolución están destinados a fracasar.

¿Cuánto está realizando una serie de encuestas para servir mejor a nuestra audiencia. Toma nuestro encuesta de lectores de biología y entrarás para ganar gratis ¿Cuánto mercancía.