*Francisco J. Ayala (Madrid, 1934) es licenciado en Física por la Universidad Central de Madrid y cursó estudios de Teología en la Universidad Pontificia de Salamanca. Reside desde 1961 en Estados Unidos, donde completó su doctorado en la Universidad de Columbia bajo la dirección de Theodosius Dobzhansky. Fue presidente de la American Association for the Advancement of Science, y actualmente trabaja como profesor e investigador en la Universidad de California (Irvine). Francisco J. Ayala ha recibido numerosos reconocimientos, entre los que destaca la Medalla Nacional de Ciencias de Estados Unidos, otorgada en 2002. El científico es hoy considerado como uno de los mayores expertos en biología evolutiva del mundo.*
¿Qué lleva a un físico como usted al campo de la biología?
Dos libros de Teilhard de Chardin: El fenómeno humano y El medio divino. Chardin era un jesuita francés, muy distinguido como paleontólogo, que había escrito diversas obras que la Compañía de Jesús no había autorizado. Cuando se murió, se formó una sociedad de Amigos de Teilhard de Chardin que promovió la publicación de sus libros.
Estas lecturas me entusiasmaron, y me llevaron a interesarme por la biología, y especialmente, por entender el origen de la humanidad. Con el paso de los años, creo que esos libros son más poesía y literatura que ciencia. Pero fueron ambos los que me inspiraron para dedicarme a la biología evolutiva.
Se fue a Estados Unidos en los años sesenta para realizar el doctorado. ¿Por qué dejó España?
En Madrid y Salamanca conocí a dos de los mejores genetistas españoles -Antonio de Zulueta y Fernando Galán-. Sobre todo trabajé con Galán, quien me introdujo al trabajo experimental en el laboratorio con moscas de Drosophila.
Cuando decidí estudiar genética y evolución, Zulueta y él me sugirieron que me fuera a Estados Unidos, Reino Unido o Alemania, dado que en España la situación científica estaba muy restringida. Pensamos en varias posibilidades, y al final llegamos a la conclusión de que el mejor laboratorio era el del profesor Theodosius Dobzhansky, uno de los evolucionistas más importantes del siglo XX, que había trabajado con Thomas H. Morgan -el primer genetista en obtener el Premio Nobel-.
Llegué a la Universidad de Columbia en 1961, y completé el máster y la tesis doctoral en 1964. Me fui a Estados Unidos como estudiante sin intención de quedarme, pero Dobzhansky estaba convencido de que si volvía a España no tendría las mismas oportunidades de trabajo que en EEUU. Me ofrecieron un puesto de Research Associate en la Universidad Rockefeller de Nueva York, y poco a poco me convencieron para que me quedara.
"El 50% de la expansión económica de Estados Unidos tras la II Guerra Mundial se debe a descubrimientos científicos y tecnológicos"
Salvando las distancias entre la España de los sesenta y la actual, se observa cierto paralelismo con la situación de la fuga de cerebros que vivimos hoy en día. ¿Cree que la gente se va porque se hace mejor ciencia fuera de España o porque no hay suficiente apoyo a la investigación aquí?
Por las dos cosas, principalmente por la segunda. Es la falta de apoyo a la investigación, y por tanto la carencia de puestos de trabajo, lo que explica la fuga de cerebros. Se van a EEUU o a otras zonas de Europa para obtener un puesto equivalente que les permita hacer ciencia.
Para que vea la diferencia con España, sólo en nuestro departamento de la Facultad de Ciencias Biológicas [que ha sido renombrada en honor al profesor Ayala], contratamos anualmente entre dos y tres científicos. El último caso es precisamente el de un investigador español, doctor por la Universidad Autónoma de Barcelona, que había sido postdoc en Londres y Oxford, pero no conseguía plaza en España. Recientemente ha sido contratado en Irvine para estudiar genética de poblaciones, porque era el mejor candidato entre los más de cien solicitantes.
El problema en España es terrible. La falta de apoyo a la ciencia viene porque el mundo político y el económico no están convencidos de que la investigación vale mucho y además produce dinero. Hay tres estudios realizados en EEUU en diferentes años que llegaron casi a las mismas conclusiones: el 50% de toda la expansión económica de Estados Unidos a partir de la II Guerra Mundial se debe a descubrimientos científicos y tecnológicos hechos después de la contienda.
Mi argumento es simple: si EEUU invierte cerca del 3% del PIB en I+D y le produce el 50% de retorno, queda demostrado que la inversión en ciencia es la mejor que se puede hacer. España no lo ha comprendido.
Vive en California, una región donde se mezcla la apuesta por la investigación con un enorme desarrollo empresarial científico y tecnológico. En España, sin embargo, el gobierno dice que falta inversión privada en I+D. ¿Cuál cree que es la receta del éxito?
Falta inversión del sector público y privado. En España, sin duda, es la inversión pública la que debe tomar la iniciativa. Aquí el mismo estado de California, además del gasto del gobierno federal, invierte en ciencia. Cuando aparecieron las células madre, por ejemplo, el gobierno californiano dedicó más de 3.000 millones de dólares en cinco años para apostar por esas líneas de investigación. También las empresas -no sólo en Silicon Valley- cuentan con departamentos fuertes de I+D.
Se calcula que en un círculo de 50 kilómetros cuadrados alrededor de la Universidad de California, entre Los Ángeles y San Diego, se crean anualmente 50 empresas nuevas con más de 100 empleados. Imagínese el vigor económico que este promedio brinda a la región. No sólo eso: también somos más generosos con el dinero. La tradición en filantropía no existe en España [el propio Ayala donó 10 millones de dólares a la Universidad de California en 2011].
*En los últimos años nuestras políticas científicas han evolucionado para financiar y fomentar especialmente la investigación aplicada. ¿Qué opina usted de ese cambio?*
La investigación aplicada es muy interesante y beneficiosa para la sociedad. Para que haya aplicaciones, sin embargo, tiene que haber antes ciencia básica. Primero hay que estudiar los principios fundamentales de la ciencia y la tecnología, y después aplicarlos."Existe una obsesión lamentable en países como España y Venezuela por la investigación aplicada"
Hay una obsesión lamentable en España, y también en Venezuela, país al que he estado muy vinculado científicamente, por la investigación que tenga una repercusión inmediata en la población. Sin ciencia básica no podemos aplicar investigación al servicio de la sociedad. En el caso de Venezuela se está haciendo un daño terrible a las universidades y a la educación del público general.
Hoy celebramos el Día de Darwin, y usted es considerado como uno de los mayores expertos en biología evolutiva. ¿Cuál ha sido el impacto de sus trabajos?
Yo empecé haciendo estudios sobre genética de poblaciones y evolución en moscas de Drosophila, que se usan mucho en los laboratorios porque son muy fáciles de manejar y mantener. Rápidamente descubrí varias conclusiones importantes: una de ellas era que la tasa de evolución de una población es directamente proporcional a la cantidad de variación genética que existe en dicha población. Era algo bastante discutido en los sesenta, y esos experimentos demostraron nuestras hipótesis.
Además fui de los primeros en aplicar las técnicas en biología molecular al estudio de la evolución. Observando poblaciones de Drosophila en la naturaleza, en particular en las selvas de Sudamérica, demostré que había mucha más variación genética en las poblaciones naturales de lo que se pensaba entonces.
También concluí que las especies que estaban relativamente relacionadas entre sí contaban con una situación genética muy interesante. En la mayoría de los genes, presentaban los mismos alelos [variaciones de un gen] en las mismas frecuencias. Es decir, estos genes apenas habían cambiado: la selección natural había mantenido las frecuencias de los alelos porque eran adaptativos (sino habrían cambiado por azar). Sin embargo, había otros genes, en una proporción del 10 al 30%, que eran totalmente diferentes. Este resultado fue muy importante para ayudarnos a entender el origen de las especies a nivel genético.
Luego comenzamos a hacer investigaciones en organismos marinos en Davis. Estudiamos la variación genética en estas especies, y curiosamente nos encontramos con una situación parecida: mucha variación genética que tenía una relación con el ambiente más interesante de lo que se creía anteriormente en ecología adaptativa. Es decir, vimos realidades similares en organismos muy diferentes.
Y en la década de los ochenta comenzó a interesarse por los protozoos...
Efectivamente. Empecé a estudiar un tipo de parásitos humanos, los protozoarios, relacionados con problemas tan terribles como la malaria o la enfermedad de Chagas. La malaria, por ejemplo, es la patología más trágica en cifras del mundo: mata a un millón de niños cada año en el África subsahariana. Aunque a nivel político no le demos importancia, es una verdadera catástrofe.
En los años ochenta, como decía, comenzamos a estudiar estos parásitos. El protozoo que causa la malaria es del género Plasmodium, mientras que el parásito del Chagas es el Trypanosoma. Estos protozoos son células eucariotas (comparables a las de un ser humano, las de las plantas u otros animales), que se caracterizan por ser grandes y complejas, mucho más que las bacterias o los virus. Curiosamente tienen actividad sexual, pero se reproducen predominantemente de manera clonal, es decir, sin entrecruzamientos genéticos.
¿Qué consecuencias tiene esto? Las 'estirpes' o colonias de protozoos como Plasmodium, Trypanosoma o Leishmania tienen pocas líneas genéticamente distintas que causen estas enfermedades. Mediante la reproducción sexual los genes dentro de la especie se van entremezclando en combinaciones muy distintas. Sin embargo, los protozoos, cuando tienen una constitución genética exitosa, no se combinan con otras secuencias genéticas, sino que se mantienen así durante miles de años.
En otras palabras, a nivel aplicado no pensamos en la especie protozoaria como tal, sino que debemos identificar estos genomas clonales. Son los causantes de las enfermedades y, como le digo, se mantienen constantes o con variaciones muy pequeñas a lo largo de los años. Hace unas décadas, esta reproducción clonal parecía inconcebible, pero estas ideas parece que se van reafirmando.
Es decir, estamos intentando trazar el origen genético de estas enfermedades...
Por el momento, hemos identificado cuáles son las estirpes y los genomas que causan estas enfermedades, ya que son muy pocos. Cuando por ejemplo estudiamos una especie de Plasmodium, vemos que los genomas se reproducen clonalmente: son los mismos en distintas partes del mundo. ¿Qué ocurre? Se trata de combinaciones genéticas con gran éxito, que se conservan como tales.
Por desgracia, todavía no hemos llegado al aspecto médico más aplicado de este tipo de investigaciones. Vamos avanzando poco a poco, y estos resultados son muy importantes, pero la falta de servicios sanitarios con garantías en estos países ralentizan mucho el abordaje de estas enfermedades.
"Gracias a la secuenciación, ya podemos reconstruir la historia evolutiva de todos los organismos vivientes"
Antes me decía que fue pionero en la aplicación de la biología molecular en el estudio de la evolución. Desde su perspectiva, ¿cuál ha sido el impacto de las técnicas de ADN recombinante o la secuenciación en este ámbito?
Tremendo. Hoy en día las pruebas más definitivas de que la evolución ha ocurrido -aunque no eran necesarias, dado el registro fósil- vienen de la biología molecular. En la actualidad podemos reconstruir la historia evolutiva de todos los organismos vivientes. Sabemos que existen dos millones de especies descritas, pero probablemente habrá más especies desconocidas de plantas e insectos. Si quisiéramos conocer los antepasados y la diferenciación de las especies vivientes, se puede hacer con toda la precisión que queramos invirtiendo tiempo y dinero.
Estas técnicas también nos han enseñado cómo funcionan los genes. Y sin duda, nos seguimos sorprendiendo. Por ejemplo, estamos empezando a entender cómo las células del zigoto van diferenciándose y se transforman en neuronas, células de la sangre, del riñón, del hígado... ¿Cómo pueden dar lugar a tantos tipos celulares si tienen el mismo genoma? Poco a poco vamos comprendiendo estos mecanismos, mediante el estudio de la epigenética, así como otros procesos que se descubren a través de los estudios moleculares de la evolución.
*A la luz de la evolución precisamente, ¿qué sentido tienen los intrones [secuencias de ADN presentes en un gen que no codifican ningún fragmento de la proteína*]?
Es, sin duda, un problema más complejo de lo que parece a simple vista. Seguramente en el origen de la vida los genes eran muy pequeños, y contenían entre 200 y 300 nucleótidos. En este período probablemente estaban asociados con partes del ADN que les facilitaban la transmisión, pero no codificaban proteínas. Más adelante, tal vez la evolución permitió que se fueran combinando los genes entre sí y que se fueran asociando los intrones.
Los intrones juegan muchos roles. Entre otros, pueden facilitar la recombinación de genes con otras secuencias en la reproducción sexual. Mucho de ellos llevan señales que dirigen cuándo un gen comienza a replicarse en una célula y cuándo termina. También pueden actuar de algún modo en la diferenciación celular. A mi modo de ver las cosas, estamos sólo en el inicio de entender la función y el sentido de los intrones.
¿Y en el caso de los pseudogenes [versiones incorrectas de genes, que contienen diferentes mutaciones y que habitualmente no se transcriben]?*
Hace más de veinte años empezamos a explorar las funciones de los pseudogenes. Mi idea es que hay pseudogenes que al compararlos en individuos distintos de igual especie, vemos que están conservados. Es decir, si no fueran funcionales, no se conservarían. Es más: a veces encontramos los mismos pseudogenes en especies diferentes y con igual organización. En otras palabras, los pseudogenes tendrían alguna función desconocida [son los llamados potogenes, un término acuñado por Ayala y Balakirev para referirse a genes con funciones potenciales*].
Los pseudogenes tienen casi siempre una función distinta del gen. A veces sirven para controlar la función del gen semejante, es decir, su regulación. Esto explicaría que permanezcan asociados físicamente al gen inicial. En muchos otros casos han adquirido funciones distintas. Estas incógnitas nos muestran de nuevo lo increíble que puede llegar a ser la evolución.
A finales de 2012 se publicaron los resultados del proyecto ENCODE, que anunciaron la anotación de la función bioquímica de más del 80% del ADN. ¿Qué opina de la polémica sobre estas conclusiones?
Sabemos que la mayor parte del ADN llamado 'basura' no lo es, sino que juega funciones variadas muy heterogéneas. Es lo mismo que comentaba antes: nos encontramos muy al principio de comprender realmente las funciones del genoma. Fíjese que hace diez años terminábamos la secuenciación del Proyecto Genoma Humano, y se hablaba de que teníamos más de 100.000 genes.Ahora somos capaces de modificar el ambiente en función de las necesidades de nuestros genes. No hace falta cambiar nuestros genes para acomodarnos al ambiente
Hoy esta cifra se ha reducido a 20.000. La mosca Drosophila tiene 10.000, y sin embargo, presenta unas funciones biológicas mucho más limitadas. Es en esa época cuando surge precisamente el concepto de 'ADN basura'. Poco a poco nos vamos dando cuenta de que tenemos todo ese genoma por que realmente funciona. No necesariamente tiene por qué codificar proteínas, sino que tal vez lo requerimos para regular la expresión de los genes.
Resulta curioso pensar que humanos y chimpancés compartimos el 99% de nuestro ADN...
Eso también fue una sorpresa. Si pensamos en ello, cuando el chimpancé se separó de orangutanes, gorilas o monos, sucedieron 2 ó 3 cambios fundamentales en nuestros antepasados, que probablemente se dieron accidentalmente. Pensemos que las selvas tropicales de África se convierten en sabanas, y aquellos ancestros parecidos a los chimpancés actuales empiezan a vivir allí. En ese contexto, era mejor caminar sobre los dos pies que a cuatro patas.
La postura erguida les ofrecía ventajas. Por ejemplo, podían ver a los enemigos acercarse. Mientras que los antiguos chimpancés se apoyan en los nudillos, nuestros brazos son mucho más flexibles. Pero lo verdaderamente importante es la evolución de la mano: es completamente diferente a la de los chimpancés. La mano de estos animales tiene un pulgar en paralelo a los cuatro dedos. En nuestro caso decimos que el pulgar es oponible.
Esto llevó a que los antepasados pudieran usar utensilios, que ayudarían a la caza, la supervivencia, la construcción de viviendas... Las manos nos daban la posibilidad de manejar objetos, de ser sensibles a la temperatura o a la aspereza de una superficie. Los cambios en nuestras manos se relacionan también con la evolución del propio cerebro. Simplificando mucho: recoger objetos no sólo requiere de una actividad manual.
¿Quiénes construían utensilios? Aquellos que podían anticipar su uso en el futuro. ¿Y quiénes eran? Aquellos capaces de formar imágenes mentales de realidades que no están presentes. Los que por una razón u otra eran más inteligentes, tenían mayor cerebro, se reproducían mejor... Vemos cómo el cerebro empieza a aumentar gradualmente de tamaño, y también de peso. Pasamos de 400 gramos a los casi 1,5 kilogramos del cerebro actual.
Hay otra función poco explorada en esta evolución: los cambios fisiológicos en las hembras de nuestros antepasados, lo que se conoce como ovulación críptica. En los machos, cuando un gorila o chimpancé se encuentra en estado fértil, los órganos sexuales aparecen hinchados y presentan un color vivo. En las hembras fértiles, la probabilidad de fertilización en este caso se acerca al 100%.
Sin embargo, no somos capaces de ver si una hembra se encuentra en estado fértil. Desde un punto de vista genético, era mejor para los antepasados macho aparearse con varias hembras, dado que así aumentaría la progenie. En el caso de las hembras, como su fertilidad no es visible, si el macho quiere que la hembra tenga descendencia, debe quedarse allí. Es lo que llamo el principio de la monogamia y el desarrollo de los núcleos familiares.
Estamos, sin duda, ante la primera base de la organización social, que en parte también favorece el desarrollo intelectual. Aunque no sabemos cuándo comenzó a ocurrir esta ovulación críptica, todo apunta a que pudo jugar un papel importante en la evolución humana.
A día de hoy, ¿qué pesa más la evolución biológica o la cultural?
La evolución biológica continúa, pero la más importante para la humanidad es la cultural. Le pongo ejemplos. Viajamos por ríos y mares mejor que un pez sin aletas ni agallas. Viajamos por el aire mejor que ningún pájaro y sin tener alas. Es decir, creamos lo que necesitamos para adaptarnos a un ambiente dado: ropa, útiles, tecnología, lenguaje, música, arte, ética, literatura. Los humanos actuales somos capaces de modificar el ambiente según las necesidades de nuestros genes, y no adaptamos nuestros genes en función del ambiente.
Otro ejemplo muy obvio. Hace 100.000 años salimos de África, hace relativamente muy poco, ya que sólo han transcurrido entre 4.000 y 5.000 generaciones. Ahora mismo estamos todavía adaptados al clima tropical, pues nuestro organismo necesita una temperatura de 25ºC para funcionar correctamente. Sin embargo, hay personas que viven en Escandinavia o Siberia. ¿Significa que se han adaptado? No. No ha habido tiempo suficiente para que nuestros genes se adapten. La evolución cultural es más rápida y eficaz que la biológica.
La evolución biológica, no obstante, sigue funcionando. A pesar de que curamos enfermedades, incluso a nivel genético, la selección natural sigue actuando frente a genes defectuosos. Pero no cabe duda: la evolución cultural es fundamental.
Si las bacterias han conseguido adaptarse a la presión selectiva de los antibióticos, ¿podremos ver la adaptación de los seres vivos al cambio climático, como mecanismo de presión selectiva?
Las bacterias no tienen ningún problema en adaptarse a temperaturas extremas. Algunas viven en zonas polares, otras por encima de los 100ºC. Se adaptan rápidamente, como hemos visto con la resistencia a antibióticos.
Nosotros, sin embargo, tenemos células más complejas y grandes. Es decir, nos adaptamos más lentamente. Por ello no nos adaptaremos a las temperaturas de Siberia o Escandinavia: necesitaríamos millones de generaciones para hacerlo. La evolución cultural es tan rápida que la presión selectiva no existe.
Hace dos siglos, Darwin inició una revolución científica al situar a la especie humana fuera del centro del Universo, como hizo antes Copérnico con la teoría heliocéntrica. A pesar de su trabajo, hay movimientos que rechazan las teorías evolutivas. Como investigador, ¿qué opina del diseño inteligente?
El diseño inteligente es más bien incompetente. Diría más, es una blasfemia. Quienes proponen esta teoría lo hacen para defender a Dios, pero imagínese cuántos millones de niños han muerto al nacer o cuántas mujeres han fallecido al dar a luz. ¿Por qué? Por un diseño incompetente del canal del parto, que no es suficientemente amplio.
La gente de buena fe no piensa así. En mi libro El regalo de Darwin a la ciencia y la religión, cuento que Darwin y su mecanismo de la selección natural nos permiten explicar precisamente estos diseños no funcionales, sin que tengamos que recurrir a Dios.
¿Es preocupante el auge de movimientos creacionistas?
Yo creo que se trata de personas ingenuas. Poco a poco se irá reduciendo el porcentaje de gente que rechaza las teorías evolutivas [en España el 70% acepta la evolución, mientras que en Estados Unidos este porcentaje se reduce al 40%]. Pienso que el creacionismo se debe a cuestiones de fundamentalismo religioso. Sin embargo, estas personas no son suficientemente críticas con la lectura de la Biblia, la interpretan literalmente. Pero creo que estas ideas y movimientos irán desapareciendo con el tiempo.
