Entrevista a Graham Bell

«Qui té una formació sòlida en biologia no pot ser creacionista»

Professor a la Universitat McGill de Canadà i membre de la Royal Society de Londres

Graham Bell

El doctor Graham Bell és professor d’Evolució a la Universitat de McGill (Mont-real) i una de les veus més importants de l’àmbit acadèmic en biologia evolutiva. En 2016 va ser nomenat membre de la Royal Society de Londres, un dels reconeixements científics més prestigiosos a escala mundial. Les seves contribucions recents més importants han estat al camp de l’evolució experimental, però és igualment reconegut per la seua influència en el desenvolupament d’altres programes apassionants d’investigació en ecologia i evolució, incloent-hi la teoria de la biodiversitat neutral i l’evolució del sexe, «la reina dels problemes en la biologia evolutiva», tal com ell la va descriure a l’obra The masterpiece of nature (University of California Press, 1982).

En el seu últim llibre, The evolution of life (Oxford University Press, 2015), vostè comença el primer capítol afirmant: «Gairebé tot és una pedra, un rellotge o un escarabat».  Va escollir el terme rellotge a propòsit per a subratllar la diferència entre objectes dissenyats pels humans i els éssers vius?

Sí, aquest exemple ja es deia en temps de William Paley.

Com poden els científics fer entendre a la societat que el disseny intel·ligent i el creacionisme no troben suport en la ciència, sinó que estan basats en creences?

No crec que sigui un problema a Europa, pel que sé. Al Canadà, tampoc realment.  Ho és en algunes parts dels Estats Units i en altres llocs del món. La solució és solament l’educació. Qui té una formació sòlida en biologia no pot ser creacionista.

Fa quinze anys, en una entrevista amb Lynn Margulis per a Mètode, ella proposava que els passos més importants en l’evolució es produïen a causa d’associacions simbiòtiques entre diferents organismes. Comparteix aquesta opinió, o més aviat creu que són els passos micro-evolutius els que dirigeixen l’evolució?

Aquesta discussió porta molt de temps en marxa. És a dir, és l’evolució l’acumulació de molts canvis petits en un període llarg de temps o, per contra, pot l’evolució tindre lloc ràpidament i donar lloc a nous tipus de criatures en un període de temps molt curt? Les dues preguntes tenen resposta afirmativa. En evolució experimental, s’ha dit que hi ha canvis que s’aconsegueixen molt ràpidament a causa d’uns gens amb mutacions d’efecte molt gran. O bé que l’adaptació consisteix en l’acumulació de mutacions individuals d’efecte reduït.  Sembla que tots dos són veritat, però en circumstàncies diferents. Per tant, si una població de microbis, per exemple, de sobte queda exposada a un estrés sever, el primer canvi que s’observarà serà degut a una mutació de gran efecte. Molt sovint es produeix una pèrdua de funció a través de mutacions en un gen regulador. Si, d’altra banda, l’estrés es moderat però s’allarga en el temps, aleshores és possible que s’acumulen mutacions de petit efecte. En altres paraules, ambdós punts de vista poden ser certs en funció de les circumstàncies en què la població evolucione. Crec que l’argument de Lynn Margulis era que alguns dels trets més fonamentals de la vida de les eucariotes van sorgir bastant abruptament a causa de la domesticació de les procariotes que haurien estat engolides i transformades en cloroplasts i mitocondris. I en aquest sentit, és perfectament correcte. Així doncs, s’hi donen tots dos tipus de canvis: a gran escala, i modificacions subseqüents ocasionades per llarga sèrie de petits canvis.

«Hi ha una tradició que es remunta a Darwin que consisteix a emfasitzar l’extrema lentitud del canvi evolutiu»

Si aquestes dues formes de progressió en l’evolució són importants, per què estem gairebé sempre centrant-nos en els petits canvis graduals de l’evolució, en lloc de buscar com es produeixen i evolucionen els grans canvis?

Es tracta d’una tradició que es remunta a Darwin que consisteix a emfasitzar l’extrema lentitud del canvi evolutiu. La majoria dels seus contemporanis van donar-li suport en aquesta idea. I no va ser fins la dècada dels cinquanta quan es van adonar que l’adaptació podria ocórrer molt ràpidament, ja fóra al laboratori o sobre el terreny, amb els primers estudis que mostraren que era possible estudiar l’acció de la selecció natural sobre el terreny en un període de temps raonable (amb estudis amb caragols, mosques, etcètera). Aquesta forta tradició gradualista es va mantenir durant quasi un segle i fa només cinquanta anys que es va deixar de costat. Ara hi ha una nova escola de pensament en la biologia evolutiva, anomenada «dinàmica eco-evolutiva (de vegades coneguda per altres noms)», que destaca que el canvi evolutiu pot afectar les propietats ecològiques de les espècies dins d’un període breu de temps. Per tant, no es pot ignorar el canvi evolutiu quan s’està pensant en la dinàmica poblacional de les espècies o comunitats. Aquest és un canvi d’èmfasi que ha ocorregut recentment.

Potser l’interès en els canvis de la seqüència nucleotídica sorgeix a partir del desenvolupament de tècniques moleculars (reacció en cadena de polimerasa, seqüenciació…) que s’han desenvolupat en les últimes dècades.

La capacitat de seqüenciar ha canviat la nostra capacitat per veure quina és la base genètica subjacent de l’adaptació. Però les coses no han resultat exactament com s’havien previst. Teníem en ment la imatge clàssica d’una població que experimenta estrès, i llavors sorgeix una mutació beneficiosa que passa per tots els membres de la població i es fixa. Després d’un temps, arriba la següent mutació, es fixa i així successivament, en una població asexual. Però resulta que això no és cert, almenys no en els casos en què s’ha estudiat. Pel contrari, el que hi ha realment són cohorts o combinacions de gens, que fixaran aquesta selecció o que es mantindran sense expressar-se. Açò resulta molt més complex del que pensàvem que seria. A més a més, molts, si no la majoria, dels canvis que s’observen durant l’adaptació al laboratori són petites delecions, insercions o reajustaments. Es poden obtenir canvis cariotípics prou grans ocorreguts durant l’evolució d’una població en un període de pocs mesos. Així, la població en evolució és una entitat genètica més complexa del que pensàvem abans. Per desgràcia, sovint és molt difícil relacionar els canvis que s’estan produint amb els agents d’aquests canvis. Molt sovint és possible predir exactament el que modificaràs i més o menys quines mutacions estan tenint èxit, però si es produeixen modificacions més complexes, com simplement domesticar un organisme al laboratori i acostumar-lo al creixement en un mitjà artificial o exposar-lo a condicions més naturals, aleshores els canvis obtinguts seran molts més complexos, i resultarà molt difícil predir exactament el que ocorrerà. Es poden predir els fenotips, però no els canvis genètics que hi ha al darrere.

«La capacitat de seqüenciar ha canviat la nostra capacitat per veure quina és la base genètica subjacent de l’adaptació»

El sexe i la mort són una obsessió per a moltes persones, no només per a vostè tal com veiem al seu llibre Sex and death in protozoa. The history of an obsession (Cambridge University Press, 1988). Com estan relacionats?

Per casualitat, em vaig trobar amb experiments que s’havien fet en la segona meitat del segle XIX, quan existia la idea que si un llinatge era perpètuament asexual, aquest gradualment perdria vitalitat, decauria i finalment s’extingiria. Per tant, el sexe és necessari per a rejovenir el llinatge. Alguns investigadors feren experiments llargs, laboriosos i enginyosos, aïllant propàguls. Aquests experiments consisteixen a agafar un ciliat o algun altre protozou i observar-lo amb el microscopi; es deixen cultivar durant 24 hores, i al final d’aquest període de temps hauran generat una progènie. S’escull un dels descendents, i s’aïlla durant 24 hores una altra vegada. Aquest es reproduirà, llavors es torna a aïllar un membre de la progènie i així successivament. La predicció era que, mentre el període de reproducció continuï, finalment totes aquelles línies decauran i s’extingiran. Arribats a aquest punt, abans que s’extingisquen, es necessita un cicle sexual per a rejovenir el llinatge, que no es va aclarir gaire com es produïa. Aquests experiments sorprenentment van tenir èxit. La connexió entre sexe i mort és que si es propaga un llinatge asexual contínuament aïllant individus, llavors el llinatge es deteriora. Aquests experiments s’han repetit en l’edat contemporània, amb microbis i altres tipus d’organismes, i s’han obtingut els mateixos resultats: el llinatge es deteriora.

I aquest deteriorament no és a causa de l’entorn…

No, no ho és. En experiments com aquests, el que s’està fent és a poc a poc incrementar la freqüència de mutacions perjudicials, que en una població sexual gran es mantenen a baixa freqüència per selecció natural. De fet, es poden utilitzar experiments d’aquest tipus per a mesurar o calcular la taxa de mutació (experiments d’acumulació de mutacions). Les persones que els estaven portant a terme aconseguiren els resultats correctes, però van ser incapaços en aquell moment d’interpretar els resultats, perquè molts d’aquests experiments es van fer abans de Mendel. Una història fascinant, que va derivar en el pensament modern sobre la manera en què el sexe es manté en poblacions naturals. Aquest és doncs el vincle entre el sexe i la mort. Els cultius experimentals aïllats van portar a la decadència les poblacions sense sexe.

Vostè ha estat un dels fundadors de la visió neutralista sobre l’organització de les metacomunitats, on els patrons macroecològics sorgeixen en l’absència de diferències entre espècies. No obstant això, també ha considerat la selecció ecològica essencial en l’adaptació i l’especiació. No són aquestes opinions contradictòries?

Jo distingeixo entre el que anomenem versions fortes i febles de la teoria neutralista. La forta és aquella segons la qual les espècies són exactament equivalents. I això desemboca en patrons macroecològics com la relació espècies-àrea, per exemple. La versió feble és que les espècies poden distingir-se, ja que són ecològicament diferents pel que fa a alguns atributs. Però això és molt difícil de detectar. I els processos estocàstics [que impliquen canvis aleatoris] ofeguen aquestes diferències sistemàtiques quan estem tractant amb patrons macroecològics del tipus relació espècies-àrea. En altres paraules, són conjunts d’espècies que es comporten com si fossin neutrals en el sentit estricte de la paraula. Crec que la versió feble de la teoria neutralista és extremadament persuasiva. De fet, tota la macroecologia pot ser explicada en termes de patrons que seran exhibits per les comunitats neutrals. L’exemple clàssic és la codistribució. En aquest cas, hi ha un nombre de llocs diferents dins d’una àrea determinada. Es pren nota de les espècies que estan presents en cadascun dels llocs, i el que s’espera observar d’elles. Si la teoria del nínxol és correcta, hauria d’haver correlacions conseqüents entre espècies. Per tant, es trobaran el mateix tipus d’espècies en els mateixos tipus de lloc. Si la teoria neutralista és correcta, els patrons de codistribució pronosticats per la teoria del nínxol acaben resultant més difícils de distingir d’aquells pronosticats per la teoria neutralista. Has de fer suposicions molt específiques sobre l’estructura de l’entorn i la manera en què els organisme es relacionen amb ell. I s’ha de donar una selecció bastant forta funcionant dins dels llocs perquè es vegi que això definitivament no és neutral. En altres paraules, és molt difícil inferir un procés des d’un patró. I crec que aquí és on molts macroecologistes han fallat. Pensen que poden observar patrons en la natura, i que a partir d’ells, poden fer fortes inferències sobre processos naturals. La lliçó de la teoria neutralista és que això no és cert. Podem explicar bastant bé tots aquests patrons a través de la teoria neutralista, encara que no s’hi escaiga, en el sentit que totes les espècies sí que tenen atributs equivalents.

Organisme model d'alga - Chlamydomonas

L’espècie Chlamydomonas és un organisme model d’alga utilitzat per l’equip del professor Bell per a analitzar si les poblacions d’algues s’adapten als impactes humans; en concret, a l’augment de diòxid de carboni en l’atmosfera.

En un article recent sobre l’adaptació al canvi global i l’augment de CO2, basada en l’evolució experimental, vostè va concloure que les poblacions naturals sovint no s’adapten a l’impacte humà, i a més a més, que les algues podrien no només no incrementar la seua eficiència de fixació del CO2, sinó que aquesta disminuiria. Per tant, no es pot confiar en la seua resposta. Com diu vostè, una visió pessimista, no?

Els experiments que hem fet són bastant extensos i han estat portats a terme per Sinéad Collins i Dieter Sültemeyer. Ells demostraren que el fitoplàncton no s’adapta al CO2 elevat, la qual cosa va ser una gran sorpresa. Això s’ha fet al laboratori amb Chlamydomonas, que és un organisme model d’alga, i també s’ha fet en mitja dotzena d’altres espècies i sempre vam obtenir els mateixos resultats. Quan es mantenen poblacions durant generacions sota un CO2 elevat, les seves propietats no canvien. No s’observa que una població que es cultiva durant 1.000 generacions sota un CO2 elevat el fixe més eficientment que les poblacions cultivades sota un CO2 ambiental. Per tant, no hi ha una resposta específica. Sorprenentment, no s’hi veu cap adaptació. Hi ha conseqüències ecològiques, però es donen dins d’una població. Si es comparen diferents tipus d’algues, diatomees, clorofícies i cianobacteris sota un CO2 elevat, aquest alterarà la seua relació competitiva. En concret, les que són més eficients en la fixació de CO2 tendeixen a patir un desavantatge competitiu quan les concentracions de CO2 en l’atmosfera augmenten. Així que, els tipus relativament ineficients com les clorofícies, en realitat augmenten en freqüència en comunitats experimentals, en relació amb un tipus de fitoplàncton més eficient com els cianobacteris. Encara que crec que el nostre experiment va demostrar que no es pot esperar que les espècies individuals s’adapten a un CO2 elevat, a escala de comunitat l’equilibri entre les seues espècies canviarà. Això es un canvi no neutral.

«Has d’aconseguir que interesse a les persones que no han tingut cap contacte abans amb aquest camp»

L’escriptura científica és normalment freda, i fins i tot avorrida. No obstant això, a vostè se l’ha reconegut per mantenir un llenguatge ric quan escriu assajos acadèmics. Per exemple, The masterpiece of nature és el títol d’un dels seus llibres. No creu que l’escriptura científica necessita un estil més atractiu?

Bé, això depèn de l’audiència per a la qual escrius. Si exposes un argument tècnic molt particular, només aconseguiràs arribar a un centenar de persones, les que són d’aquest camp; en aquest cas sacrifiques tot a canvi de precisió, per a dir exactament el que has fet, exactament el que has vist i el que això significa. Això ocorre en revistes quan estàs sintetitzant un nou producte químic o descrivint una nova mutació… Alguna qüestió tècnica simple d’aquesta classe. Serà un estil molt sec d’escriptura, no apte per a tot els públics. D’altra banda, si es publica en una revista que serà llegida per persones amb una formació diferent com Nature o Science, Proceedings of the National Academy of Sciences, tipus de revistes amb finalitats generals, llavors crec que és una virtut escriure en un estil més atractiu. El que busques es simplificar les coses fins a cert punt i fer-les més fàcils per a la gent que no treballa en el mateix camp. En aquest cas, sacrifiques la precisió per aconseguir immediatesa en la comunicació. I, per descomptat, escrius per al públic en general, perquè has d’aconseguir que interesse a les persones que no han tingut cap contacte abans amb aquest camp en particular. Per tant, tot depèn dels lectors.

© Mètode 2018

Professor titular del Departament de Microbiologia i Ecologia a l’Institut Cavanilles de Biodiversitat i Biologia Evolutiva de la Universitat de València.