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El motor del flagelo bacteriano

El motor del flagelo bacteriano

    EL FLAGELO BACTERIANO: Un ejemplo de complejidad irreducible. El flagelo bacteriano es un ejemplo de lo que Michael

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EL FLAGELO BACTERIANO: Un ejemplo de complejidad irreducible. El flagelo bacteriano es un ejemplo de lo que Michael Behe describe como un sistema irreduciblemente complejo. En su libro La Caja Negra de Darwin explica él que estos sistemas de complejidad irreducible no podrían haber surgido mediante un proceso darwiniano de pasos graduales.
 
Debido a que el flagelo bacteriano está necesariamente compuesto de al menos tres piezas -una paleta, un rotor y un motor- es irreduciblemente complejo. La evolución gradual del flagelo, como la del cilio, se enfrenta por ello a unos obstáculos gigantescos (p. 72).
El motor del flagelo bacteriano
sedin.org/El flagelo bacteriano (animación de alta definición). Una especie de lancha motora, el flagelo bacteriano precisa de más de 50 distintas piezas proteínicas separadas para su funcionamiento.

Behe sumariza la estructura del flagelo bacteriano en estos términos:

Algunas bacterias presentan un maravilloso dispositivo para la natación, el flagelo, que no tiene semejante en células más complejas. En 1973 se descubrió que algunas bacterias nadan haciendo girar sus flagelos. De modo que el flagelo bacteriano actúa como un propulsor giratorio, en contraste con el cilio, que actúa más a semejanza de un remo.

La estructura de un flagelo es muy diferente de la de un cilio. El flagelo es un largo filamento semejante a un cabello empotrado en la membrana de la célula. El filamento externo se compone de un solo tipo de proteína, llamada «flagelina». El filamento de flagelinaes la superficie de la paleta que contacta con el líquido durante la natación. Al final del filamento de flagelina, cerca de la superficie de la célula, hay una protuberancia en el grosor del flagelo. Es aquí que el filamento se une a la transmisión del rotor. La unión material está compuesta de una pieza llamada «proteína de codo». El filamento del flagelo bacteriano, a diferencia del cilio, no contiene proteína motora; si se arranca, el filamento flota rígido en el agua. Por ello, el motor que hace girar el filamento propulsor tiene que estar situado en algún otro lugar. Mediante experimentos se ha comprobado que está situado en la base del flagelo, donde la microscopia electrónica revela la presencia de varias estructuras en forma de anillo. La naturaleza rotatoria del flagelo tiene unas claras e ineludibles consecuencias…(pp. 70-72).

Las consecuencias a que se refiere Behe se deducen de la naturaleza de sus componentes, que presentan una complejidad irreducible, y cuyo descubrimiento socava cualquier explicación darwinista de los orígenes. Behe llega a esta conclusión:

Sumarizando, al comenzar los bioquímicos a examinar unas estructuras aparentemente simples como los cilios y los flagelos, han descubierto una abrumadora complejidad, con docenas e incluso cientos de piezas diseñadas con precisión. Es muy probable que muchas de estas piezas que no hemos considerado aquí sean todas ellas imprescindibles para que cualquier cilio funcione en una célula. Al aumentar el número de piezas necesarias, la dificultad de erigir el sistema de manera gradual aumenta exponencialmente, y la probabilidad de escenarios indirectos se desploma. Darwin parece más y más impotente. La nueva investigación acerca de los papeles de las proteínas auxiliares no puede simplificar el sistema complejo irreducible. No se puede aminorar la intransigencia del problema, sólo hará que empeorar. La teoría darwinista no ha dado explicación al cilio ni al flagelo. Y la abrumadora complejidad de los sistemas de natación nos impulsa a pensar que nunca podrá darle una explicación (p. 73).

Behe concluye que estos sistemas irreduciblemente complejos son en último término resultado de un diseño inteligente.

(Se debería observar que Behe no tiene objeciones al concepto de un ancestro común universal. Sus objeciones a la evolución se limitan al rechazo del mecanismo neodarwinista como explicación suficiente para el origen de todos los sistemas biológicos.)

Objeciones a la tesis del diseño inteligente

La mayoría de los científicos argumentarán que el«diseño inteligente» no es una explicación puramente naturalista o materialista del origen de la información biológica y que por ello mismo no es una explicación científica válida. Escondido a menudo en este argumento encontramos la presuposición filosófica o teológica de que Dios (o cualquier otro agente inteligente) no tuvo papel alguno activo, directo o detectable en la creación de ningún sistema biológico. Esta presuposición exige que toda la información genética tiene que haber surgido sobre una base totalmente al azar y gradual, paso a paso. De ello seguiría que la naturaleza ha de ser un continuo y que la historia natural ha de estar representada por un árbol de la vida. Encerrada en el naturalismo, la hipótesis de una descendencia común tiene que ser aceptada de manera axiomática y por ello no está sujeta a la falsación científica.

Cosa irónica, los científicos quedan más limitados bajo un paradigma naturalista que bajo un paradigma de diseño inteligente. El diseño inteligente del Universo pudiera haber incluido la creación de leyes naturales y de condiciones iniciales suficientes para permitir la evolución de un solo árbol de vida sobre la Tierra. Pero el diseño inteligente pudiera también haber incluido puntuaciones a lo largo de la historia natural, actos directos de creación o de infusión de nueva información genética, que resultaría en discontinuidades naturales. Ejemplos de estas discontinuidades naturales podrían incluir el origen de la vida, el origen de las categorías taxonómicasmás elevadas (esto es, el origen de la mayoría de los fílums en la explosión cámbrica de vida), o el origen de los sistemas irreduciblemente complejos. Si existen discontinuidades naturales, la historia natural quedaría modelada con más precisión como un bosque de la vida. Lo importante es que un paradigma de diseño inteligente puede acomodar tanto un árbol como un bosque de la vida así como la existencia de procesos que bien produzcan o bien limiten el cambio evolutivo. Pero a diferencia del paradigma naturalista, el diseño inteligente demanda que los científicos desarrollen hipótesis susceptibles de prueba para determinar cuál es el modelo que mejor se ajusta a los datos.

La meta de la Ciencia es la descripción y modelado más precisos posibles del Cosmos. En tanto que puede que haya evidencias circunstanciales que apoyen bien un modelo continuo o bien un modelodiscontinuo de la vida, es de vital importancia que reconozcamos cómo las presuposiciones de partida afectan las conclusiones a las que uno llega. Desde una presuposición inicial de diseño inteligente o de agnosticismo filosófico (ambas permiten que el Cosmos sean bien continuo, bien discontinuo) el científico tiene evidentemente una mayor libertad de pensamiento que la que se ofrece desde un paradigma puramente naturalista. Junto con esta libertad hay la responsabilidad de poner a prueba lo que los filósofos naturalistas simplemente dan como supuesto.

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Hay numerosos ejemplos de organismos con sistemas de componentes interdependientes y muy específicos, todos los cuales han de quedar integrados antes que sean funcionales y ofrezcan cualquier ventaja selectiva. La Naturaleza está repleta de estos sistemas de «complejidad irreducible». Aunque pueda haber algunos ejemplos en los que ciertos componentes puedan presentar alguna función preadaptativa, estos casos pueden considerarse como excepciones a una regla más general. Como norma, cualquier subconjunto de los componentes resultaría ser una carga para el organismo donde ocurriera, y sería por ello eliminado por la selección natural. Tomemos por ejemplo el mecanismo sensorial y motor de la bacteria común Escherichia coli, un organismo unicelular procariota relativamente simple.

El motor del flagelo bacteriano
El motor del flagelo bacteriano
 sedin.org/Esquema conceptual de los sistemas sensoriales y de navegación de la Escherichia coli.
 
 

El mecanismo sensorial y motor se compone de un número de receptores que detecta inicialmente las concentraciones de una diversidad de sustancias químicas. Unos componentes secundarios extraen información de estos detectores que a su vez se emplea como entrada a un mecanismo detector de gradientes. La salida de este mecanismo se emplea para impulsar un conjunto de motores rotatoriosreversibles de par constante de energía protónica que transfieren su energía mediante un tren de transmisión microscópico y que hacen girar unos flagelos helicoidales. Este sistema tan sumamente integrado permite que la bacteria se desplace a una velocidad de aproximadamente diez longitudes corporales por segundo. El doctor Robert Macnab de la Universidad de Yale, EE.UU., concluía un estudio de 50 páginas acerca de este mecanismo con estas observaciones:

Como comentario final, no podemos más que maravillarnos ante la complejidad, en una sencillabacteria, de todo el sistema sensorial y motor que ha sido el tema de esta reseña, y hacer la observación de que nuestro concepto de evolución por ventajas selectivas es evidentemente una enorme simplificación. Por ejemplo, ¿qué ventaja podría haber en un «pre-flagelo» (o sea, un subconjunto de sus componentes)?; y, con todo, ¿cuál sería la probabilidad de un desarrollo «simultáneo» del orgánulo a un nivel en el que devenga ventajoso?

Véase: Macnab, R. (1978), «Bacterial Mobility and Chemotaxis: The Biology of a Behavioral System [Movilidad y quimiotaxia bacteriana: La biología de un sistema de conducta]»CRC Critical Reviews in Biochemistry,  volumen 5, 1978, págs. 291-341.



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