Levantando el vuelo (entrevista a Austin Hughes)

Levantar el vuelo puede resultar una tarea  ardua para el polluelo de un ave recién salido del cascarón, pero pasado un lapso de tiempo relativamente breve, prácticamente todos los polluelos de aves voladoras que existen en la tierra terminan por volar, si es que no se los ha comido un depredador o le han maltratado los compañeros de nido (sean padres, hermanos, o un cuco) hasta acabar con ellos.

Las aves vuelan, y al hacerlo nos plantean uno de los muchos misterios de la evolución: el origen del vuelo. Pues levantar el vuelo, en la evolución, no es lo mismo que hacerlo durante el desarrollo de un organismo cuyo diseño es adecuado para este fin. Debió ser algo bastante más arduo o, al menos, llevar mucho más tiempo. Y para ellos tuvieron que darse grandes cambios genéticos. Algunos, como pronto veremos, absolutamente sorprendentes, pero no por ello de una aplastante lógica.

Se sabe ahora que las aves son descendientes de de los en otro tiempo reyes de la tierra, los dinosaurios. Ahora son, todavía, dueños del aire, estos monstruos terribles, en su forma aviar y emplumada. Los paleontólogos encontraron una evidencia que relacionaba aves y dinosaurios en el famoso fósil de Arquaeopterix. Pero solamente los estudios genéticos posteriores han podido confirmar más allá de toda duda la relación de las aves con los dinosaurios.

Y es que la genética moderna, gracias a la poderosas herramientas de secuenciación de genomas y computación de millones de datos, ha levantado el vuelo desde la plana perspectiva neodarwinista hasta unas alturas mucho mayores, desde las que se puede contemplar con una perspectiva privilegiada, más amplia y profunda, la evolución y sus cambios.

Se observa, por ejemplo, como todo ese ADN no funcional proviene de genes que en su momento fueron funcionales, que una mutación silenció y que tal vez una nueva mutación pueda volver a activar, en su antigua o en una nueva forma. Ese ADN que podría considerarse sobrante, al menos por esta causa (su susceptibilidad de revivir) ya nos plantea la cuestión de su utilidad de una forma muy distinta. Se dice, por ejemplo, que un organismo tiene potencial de evolucionabilidad si dispone de muchos genes silenciados. Ahora no expresan fenotipo alguno, en un futuro quizás sí, y su existencia avala la posibilidad de futuras mutaciones seleccionadas positivamente, y por tanto de una futura evolución.

Muchas mutaciones, sin embargo, se ha comprobado que son neutras. Eso encaja perfectamente con un mecanismo ciego de cambio, igual que la selección natural lo hace con uno ciego de selección. Muchas mutaciones son así pues tan silenciosas como esos genes que ya no son operativos. De hecho, si un organismo, desprendiéndose de estos últimos, obtuviera una gran ventaja, es probable, es posible, que redujera su genoma. Eso le restaría posibilidades de levantar el vuelo evolutivo, capacidad de evolucionabilidad, pero por otro lado le permitiría levantar el vuelo físico, al reducir el tamaño celular de forma óptima para un mejor metabolismo aeróbico, en la proporción necesaria y suficiente para lograr de forma natural lo que Leonardo Da Vinci quiso lograr de forma artificial.

Un biólogo evolucionista, Austin Hughes, de la Universidad de South Carolina, propuso junto con su mujer, Mary Ann Hughes, desgraciadamente fallecida en 2005, esta hipótesis de altos vuelos a finales del pasado siglo. No hay duda de que es sugestiva y parece que encaja perfectamente con los datos que está proporcionando la secuenciación de genomas enteros y las comparaciones computerizadas entre genomas, un trabajo, éste último, que forma parte de la rutina diaria del Profesor Hughes. A lo largo de su carrera ha estudiado otros muchos asuntos de enorme importancia como la lucha de nuestras defensas contra los parásitos que nunca dejan de asediar nuestro organismo. Sus conclusiones finales sobre la evolución inciden en la importancia de las mutaciones neutrales, las exaptaciones y la deriva genética como mecanismos de una gran trascendencia en el proceso evolutivo, más, incluso, que la propia selección natural. No cabe duda que no se le puede acusar de ser un "seleccionista". Sus argumentos contra una visión demasiado estrecha y seleccionista de la evolución son bastante contundentes. Algunos de ellos nos los expone en esta entrevista, que ha tenido la gentileza de concedernos. José Miguel Guardia revisó el correcto inglés de las preguntas.

En inglés:

1. Biological evolution is a fact, they say. But so far, we have been putting together the many pieces of the paleontological, zoological, ethological, anatomical, physiological and genetic puzzle to create the picture of what Dawkins called Mount Improbable , and the image presented is increasingly striking. What do computational methods bring to the art of representing the history of life?

                         

The use of computational methods has become necessary with the advent of DNA sequencing and, in particular, the sequencing of entire genomes. The amount of information is so great that computational and statistical methods are necessary to detect patterns. Also, since evolution is itself largely the result of stochastic processes (random mutation and chance fixation of variants in finite populations), a statistical approach is particularly appropriate for studying evolution.

The fact that evolutionary biology has become so heavily computational does pose some dangers. Unfortunately many biologists (and even quite a few computational biologists) lack an adequate foundation in statistics and population genetics. Therefore, many use computer programs in a very uncritical way, without understanding the assumptions behind the methods implemented in popular programs. In fact, several widely used computational methods are based on flawed reasoning and lead to invalid inferences.

In spite of these problems, the advent of molecular sequence data has revolutionized our understanding of evolution. Evolutionary biology right now is in the midst of a scientific revolution – something that is very difficult for the general public to appreciate. The conceptual foundations of this revolution began with Motoo Kimura’s “Neutral Theory of Molecular Evolution,” although in my opinion where we are heading is far beyond anything Kimura ever imagined. Certainly the analysis of molecular data has given us an entirely new understanding of the evolutionary process compared to that of the Neo-Darwinists.

Neo-Darwinists assumed that the most important process in evolution is positive selection; that is natural selection favouring advantageous mutants. Moreover, Neo-Darwinists tended to assume that there was an essentially unlimited supply of advantageous variants available to populations, so that the population could respond to whatever selection happened to be imposed on them by the environment. Consequently, there was a tendency to assume that all we need to do, in order to predict the phenotypes of organisms, was to determine what selection would favour under the environmental circumstances faced by the organism. Likewise, it was assumed that virtually every trait of every organism must be adaptive, inspiring biologists to concoct all sorts of untested (and sometimes untestable) “just-so stories” to explain the adaptive significance of every aspect of living things.

We now know that the vast majority of mutants that have a phenotypic effect have a deleterious effect. Advantageous mutations are few and far between. In general populations lack the capacity to respond in an adaptive fashion to selection imposed by environmental change. All too often the “response to selection” is extinction – as human alteration of the environment is proving every day. And when organisms can respond to selection imposed by environmental change, they generally do so by phenotypic plasticity and not as a result of Darwinian selection.

Darwin was aware that some traits may be selectively neutral and therefore can fluctuate at random. This is essentially what we now call genetic drift. He was also aware of what we now call purifying selection; that is, selection against deleterious variants. But he did not think that these processes were as important as positive selection. We now know that he was wrong. Fixation of neutral and nearly neutral mutations as a result of genetic drift is the predominant process in evolution. And purifying selection is the main form of natural selection in nature.

Thus, a new understanding of evolution is emerging as a consequence of the statistical analysis of sequence data. The outlines of this new evolutionary theory are still somewhat unsettled, but it seems to me that we will eventually come to understand that phenotypic plasticity, changes in the strength and focus of purifying selection, mutation, and genetic drift are the major forces in evolution, with positive selection playing a subsidiary role.

 2.What distinguished the Darwinian concept of evolution was most likely its intuitive statistics. It seems that those who do not understand evolution, or say that the idea itself is a tautology, have a mental inabilty to understand large numbers and statistically interpretable phenomena (apart from those who refuse it for faith dogmas). What do you think about that? What is a statistical phenomenon in natural selection?

Studying evolution at the molecular level has been particularly important in increasing the rigour of evolutionary thinking. Theoretically at least, we now have the capacity not just to compare phenotypes but to reconstruct the genomic changes that have given rise to phenotypic differences.  Of course, the number of cases where we know the genetic basis of an important phenotypic change is still small, but our knowledge in this field is expanding rapidly.

The important contribution of Motoo Kimura to evolutionary biology –a contribution at least as great as Darwin’s, I would argue, if not greater – was to focus our attention on the evolutionary consequences of the fact that populations are finite. Neo-Darwinists had generally tended to ignore the effects of finite population size, arguing that most natural populations are very large – a claim that we now know to be absurd.

The fact that natural populations are finite has enormous consequences for evolutionary biology, which theoreticians are only beginning to unravel. The main consequence is that genetic drift – random fluctuations in gene frequency due to sampling effects in small populations – is now seen to be a major factor in evolution, whereas the Neo-Darwinists dismissed drift as a mathematical curiosity unlikely to be important in nature. Neo-Darwinists used to say that any mutation conferring an adaptive advantage, no matter how slight, will eventually be fixed by natural selection. But we now know that this is not true. Even advantageous mutations are subject to drift, and many will be lost by chance before they have a chance to be fixed.

Thus, natural selection in the real world does not yield the kind of deterministic process imagined by the Neo-Darwinists. There is chance, and thus unpredictability, even when positive selection occurs. First of all, chance is involved in the occurrence of a favourable mutation. Second, even when a selectively favourable mutation occurs, chance is involved in whether or not it becomes fixed or rather is lost.

When effective population sizes are small, genetic drift predominates to the extent that mutations of small fitness effect behave as if they are neutral. Since most mutations that have a fitness effect have a deleterious effect, small populations will accumulate mutations of slightly deleterious effect. The human species has a bottlenecked population history, and we would expect that such a process has happened in our own evolutionary history. Indeed there is evidence that the human population harbours numerous slightly deleterious mutations, which may play an important role in complex disease.

3. Our immune system has coevolved with pathogenic microorganisms trying to parasitize us. This has generated a big polymorphism in the genes that form part of the histocompatibility complex, and a sort of game of hide-and-seek between involuntary hosts and the sly guest. What have you discovered in your laboratory about the evolution and ability to evolve in different genes? Have you got an evolutionary explanation for auto-immunologic diseases?

The genes of the vertebrate major histocompatibility complex (MHC) encode cell-surface glycoproteins that present peptides to T cells, triggering an appropriate immune response. There are two subfamilies of MHC molecules: (1) the class I MHC molecules, which are expressed by all nucleated somatic cells and present peptides to cytotoxic T cells, triggering the killing of cells infected by an internal parasite (such as a virus; and (2) the class II MHC molecules, which are expressed by antigen presenting cells of the immune system and present peptides to helper T cells, which then release cytokines that stimulate further immune defences such as antibody production. Both class I and class II MHC include highly polymorphic loci in humans and most other vertebrates.

The polymorphism of MHC loci was discovered before their peptide-presenting function was known, and thus it was very mysterious to biologists. The class I MHC loci control transplant rejection, and it was through this role that the polymorphism of the MHC loci was discovered. But it was hard to imagine that natural selection would have favoured polymorphism the only known function of which was to frustrate transplantation surgery!

As a consequence, biologists proposed all sorts of hypotheses to explain MHC polymorphism. One hypothesis was that these genes had a high mutation rate for some reason, in which case the polymorphism might be selectively neutral. At that time, the only other systems known to have as a high a level of polymorphism as the MHC were the self-incompatibility system of certain flowering plants. By analogy, some researchers proposed that the MHC was a kind of self-incompatibility system for vertebrates.

In the mid-1970’s, Rolf Zingernagel and Peter Doherty provided evidence of the peptide-presenting function of the class I MHC molecules. They had some evidence that different class I MJC molecules bind different peptides. This immediately suggested to them an evolutionary explanation of MHC polymorphism; namely, one based on heterozygote advantage. An individual that is heterozygous at a given MHC locus should have an advantage in resisting disease, because the heterozygote will be able to bind two types of peptides, whereas the homozygote can bind only one.

Initially this hypothesis was not very popular with immunologists, probably because they could see no way of testing it. When I started as a post-doc with Masatoshi Nei and the University of Texas in Houston in 1987, we decided to take a new approach to testing Doherty and Zinkernagel’s hypothesis, based on the analysis of DNA sequences. We were very fortunate that the first crystal structure of a class I MHC molecule had recently been published, showing for the first time the peptide-binding region (PBR) of the molecule. I reasoned that, if Doherty and Zinkernagel were right, natural selection would have favoured amino acid replacements in the PBR but not elsewhere in the molecule. This was precisely what our analysis showed.

In subsequent studies, we have looked at the other side of the co-evolutionary race created by the vertebrate MHC. In collaboration with David Watkins, Dave O’Connor, and Chris Walker, among others, we have shown that peptide binding by the class I MHC selects for mutations in viruses that allow then to escape from immune recognition by the host. Such immune escape may be very important for the persistence of viruses such as the AIDS virus HIV-1 and hepatitis C virus, which are not cleared by the immune system.

One possible explanation for the occurrence of autoimmune disease is cross-reactivity between a self-peptide (a peptide derived from one of our own proteins) and a peptide derived from a pathogen. This theory would explain the fact that most autoimmune diseases are associated with class II MHC rather than class I MHC. Class II MHC molecules have more minimal requirements for binding peptides, and thus cross-reactivity is more likely.

4. Georges Cuvier could not think of evolution after testing how perfectly assembled were all parts of the functional anatomy and physiological systems, considering that any change in any of its parts would catastrophically collapse the whole biological building. Today, long after science has provided with many insights, a fixity still remains, such as that defended by Michael Behe, who speaks of irreducible complexity in, for example, the flagella of bacteria. One of your fields of study is the evolution of the families of many genes. What conclusions do you draw from your studies on the capacity of whole families of genes to evolve?

Behe’s criticisms are made possible because of the flawed thinking that characterized Neo-Darwinism. Darwin famously stated that his whole theory would fail if even a single step in the evolution of the vertebrate eye could not be explained as a result of positive selection favouring an adaptive trait. This sets an overly stringent standard, which has made the task of evolutionary biologists much more difficult than it needs to be. In many cases, at least some of the steps in the origin of complex structures probably occur as the result of selectively neutral mutations that are fixed by genetic drift. Thus, the evolution of complex structures may be a lot easier than supposed either by Darwin or by critics like Behe.

One particularly striking example is provided by Shozo Yokoyama’s studies of the visual pigments of deep-sea fishes. A visual pigment from the Japanese conger eel has adapted to vision under conditions of low light – as encountered in the deep ocean – by three amino acid changes. Yet none of the three amino acid changes by itself is sufficient to induce low light sensitivity. Thus, in this case, at least two of the three steps to the adaptive phenotype must have occurred with no adaptive advantage, as a result of random genetic drift. Those two random changes provided the background against which the third, adaptive change could occur.

This example suggests that complexity can arise by a series of steps not all of which involve natural selection. This may be disturbing to those who feel that natural selection must explain every trait of every organism. But it is consistent with evidence that at least some adaptive traits of organisms are exaptations; that is, they arise fortuitously before the organism has ever encountered the environmental circumstances in which they prove adaptive.

An example of an exaptation is provided by the continuous-flow respiratory system found in birds. Traditionally, this system was considered an adaptation to the high level of aerobic metabolism required by flight. But very recently, it has been shown that alligators also have a continuous-flow respiratory system, implying that this kind of respiratory system was ancestral to the archosaurs (the group including alligators, crocodiles, dinosaurs, and birds). Thus, a continuous-flow respiratory system was present in the dinosaur ancestors of birds long before flight evolved. The evolution of flight was made possible by this and other archosaur traits that were not originally selected as adaptations to flight.

5. How do you think that what we may call the mystery of mysteries of biological evolution -- speciation -- is produced?

I’m not sure that speciation is much of a mystery any more. To me, the biggest mystery is why biologists persist in believing that natural selection has something to do with speciation!

It is ironic that Darwin’s major work was entitled The Origin of Species, when he did not really address the question of speciation. The mechanism that Darwin proposed, natural selection, is a mechanism for the origin of adaptations, not for the origin of species. We know enough by now to state with confidence that natural selection is not the direct cause of speciation. Rather, speciation in most cases results through selectively neutral mutations that are fixed by genetic drift. If a population is separated by some natural barrier into two sub-populations, a mutation may occur in one sub-population that causes it to become reproductively isolated from the other sub-population.

Of course, if the two species are separated long enough and their environments differ, distinct adaptations may arise in the two species. But these adaptations are not the cause of speciation. Likewise, if the two species – now reproductively isolated – come back into contact with each other, there may arise adaptations (isolating mechanisms) that prevent gamete wastage through attempts at hybridization. Likewise, character displacement may occur in such a way as to reinforce ecological differences between the two species. But such evolutionary changes are consequences of speciation that has already occurred, not causes of it.

6. In your 1995 article  "Small genomes for better fliers" you showed that birds cold not only have got wings for flying, but also have lost the dead weight of unnecessary or redundant genetic material, making their cells smaller and the whole body lighter. As an alternative hypothesis, the reduction in genome size may be due to the need to speed up metabolism How do recent discoveries of marks left on the dinosaurs' bone cells confirm your studies? What would be the history of the relationship between these three elements: genome, metabolism, and flight from the avian dinosaurs, the flying birds and those birds whose goes back to a new life on Earth? Isn't the reduction of the genome a risk for adaptability and evolvability? And finally, What does the fact that bats are the mammals with the lighter genome tell us?

In the 1995 paper I wrote with my late wife Mary Ann Hughes, the hypothesis we were testing was proposed by Szarski. Szarski based his hypothesis on the observation that cell size is correlated with genome size. In a species with a high rate of aerobic metabolism, it is advantageous to have small cells. The surface-to-volume ratio is greater in a small cell than in a large cell, and a larger surface-to-volume ratio allows for more gas exchange per unit of cytoplasm, as is needed for a high rate of aerobic metabolism. The cells of birds have long been known to be smaller than the corresponding cells of mammals. Likewise, the genomes of birds are smaller on average and more uniform in size than those of any other vertebrate class. Please note, however, that this hypothesis has nothing to do with loss of weight, since the weight loss from reducing genome size would probably be trivial.

In our 1995 paper, we tested the hypothesis that reduced genome size in birds is adaptive by comparing corresponding introns in bird and mammal genomes. Introns are intervening sequences that interrupt the coding portion of many protein-coding genes, and they can vary considerably in length. We found that the introns of bird genes are smaller than the corresponding introns of mammals, implying that selection has acted against numerous independent mutations in birds that would have increased the size of their introns. The fact that this has occurred many times supports the hypothesis that birds have been subject to selection for reduced genome size, rather than the hypothesis that the genomes of birds have been reduced in size due to some random event.

Since that time, several additional lines of evidence have supported Szarski’s hypothesis. For example, when the complete genome of the chicken became available, we showed that the chicken has experienced more loss of genes in multi-gene families than have mammals, and that repeat arrays in the chicken are shorter and fewer in the chicken than in mammals. Ryan Gregory of the University of Western Ontario has provided key data in support of our hypothesis by showing that hummingbirds – the birds with the highest rate of aerobic metabolism – have the smallest genomes known among birds.

There was an interesting study by Organ and colleagues that measured cell sizes in dinosaur bones and made inferences about genome sizes of dinosaurs from those measurements. Though that approach is rather indirect and error-prone, the results appeared to suggest that dinosaurs had smaller genome sizes than many vertebrates, though not as small as those of modern birds. This is really what I would expect if Szarski’s hypothesis is correct. It suggests that the ancestors of birds were already on the way to reduction of cell size needed for flight even before flights arose. Thus, like the continuous-flow respiratory system mentioned above, reduction of cell size (and genome size) was at least in part an exaptation in the lineage that led to birds.

7. After the human, and other species, genome was deciphered, it is conceivable that evolutionary biology and genetics applied to medicine could make a quantum leap. What do you expect for the near future if things continue evolving this way?

In some respects, the potential health consequences of sequencing a single human reference genome were oversold. What will be interesting will be the sequencing of large numbers of genomes, so that we can really begin to appreciate the extent of human variation at the genomic level. For medicine, one consequence will be a growth in what is called “personalized medicine” – that is, treatments tailored to fit the individual’s unique genetic and phenotypic make-up. In a sense, medicine has always been personalized to some extent, because physicians have tried to determine the best therapy for an individual patient. But the traditional “personalized medicine” was based mainly on intuition, whereas genomic knowledge may provide a much sounder foundation for individualized treatments.

Of course it would be naïve to be unaware of the dangers in studies of human genomics if they are not undertaken with respect for the human person. The sad history of eugenics provides a painful lesson. One sometimes reads statements to the effect that in the near future “we will be able to control our own evolution,” which is just a restatement of eugenics. We can see that this is a vain hope, however, once we realize that mutation (not selection) is the driving force in evolution. The idea that we can artificially select for any trait we want in humans supposes that there exists selectable variation underlying the desired trait. But there is no reason to suppose that such variation exists for every trait we might be interested in enhancing. Even more troubling, of course, is the implication that someone would be empowered to make decisions regarding the desirable future traits of humanity. So as with the old eugenics, this idea of “controlled evolution” is just another recipe for tyranny.

8. What are you now working on?

A major focus of our interest is the use of “next-generation” sequencing technologies to understand the evolution of virus populations over the course of infection of an individual host. These new sequencing technologies provide a much deeper appreciation than we ever had before of the diversity of viral populations within the host during infection. We are able to document the events of mutation, selection, and genetic drift that occur over the course of infection. Thus we can observe evolution in “real time” in the case of virus populations. Such studies will provide information on how viruses evade host immune mechanisms that may help in the design of vaccines for viruses that have no current vaccines, such as HIV-1 (the virus causing the worldwide AIDS epidemic) and hepatitis C virus.

I am also interested in malaria parasites and in understanding the origin and maintenance of genetic diversity in these parasites. We also continue to study the evolutionary diversification of multi-gene families, particularly those involved in the immune system.

Outside of my scientific activities, I am actively interested in the public understanding of science and in helping to overcome barriers to the public appreciation of science. Everybody knows about the barriers derived from religious fundamentalism, but I think the extent of such problems has often been exaggerated by the media. There are other barriers that receive much less media attention, including the relativism inherent in post-modern philosophies that have a large influence in universities today.

Another barrier is one for which certain scientists (and philosophers of science) are themselves responsible; namely, the attitude that has been called “scientism,” which holds that the natural sciences constitute all of human knowledge. I would argue that scientism is a dangerous belief and one that does great harm to the credibility of science by making the exaggerated claim that science can provide answers for every question. As a scientist, I think it is in the best interest of science to encourage the development of the humanities, including a healthy philosophical inquiry that is independent of science (although of course informed by up-to-date scientific knowledge).

One area in which it is obvious that science cannot provide answers is ethics. So often we see debates over issues such as human embryonic stem cell research described as a conflict between “religion” and “science.”  But neither of the two viewpoints on this ethical question is inherently more “scientific” (or more “religious”) than the other. The fact that one point of view is more prevalent among scientists does not make it “scientific.”  In fact, one might argue that the scientific evidence favors the ethical argument that human embryos deserve to be treated as human beings. After all, a human embryo is an individual member of the human species from the point of view of evolutionary biology, since it is subject to natural selection. But ultimately, science alone cannot decide this or any other ethical question. It is important for scientists to be humble regarding the limits of science.

En castellano:

1. Se dice que la evolución biológica es un hecho. Hasta la fecha, hemos estado uniendo las múltiples piezas de los rompecabezas paleontológico, zoológico, etológico, anatómico, fisiológico y genético, para crear el cuadro de lo que Dawkins denomina Monte Improbable, y la imagen que se presenta es cada vez más sorprendentes. ¿Qué aportan los métodos computacionales  al arte de la representación de la historia de la vida?

El uso de métodos computacionales se ha vuelto imprescindible con el advenimiento de las secuenciaciones de ADN y, en particular, con la secuenciación de genomas  completos. La cantidad de información es tan grande que se hacen necesarios métodos computacionales y estadísticos para poder detectar patrones. Además, partiendo de que la misma evolución es en gran parte el resultado de procesos estocásticos (mutaciones aleatorias y fijación casual de variedades en poblaciones finitas), un enfoque estadístico resulta particularmente apropiado para estudiar la evolución.

El hecho de que la biología evolutiva se haya vuelto tan fuertemente computacional plantea algunos peligros. Por desgracia, muchos biólogos (e incluso demasiados biólogos computacionales) carecen de una base adecuada en estadística y en genética de poblaciones. Es por ello que muchos usan los programas de computadora con muy poco criterio, sin la comprensión de los supuestos que están detrás de los métodos implementados en los programas de moda. De hecho, varios métodos computacionales ampliamente utilizados se basan en un razonamiento erróneo que conduce a inferencias no válidas. A pesar de estos problemas, la llegada de los datos proporcionados por las secuenciaciones moleculares ha revolucionado nuestro entendimiento de la evolución.

La biología evolutiva se encuentra en estos momentos en medio de una revolución científica - algo que para el público en general es muy de apreciar. Las bases conceptuales de esta revolución comenzaron con la "Teoría Neutral de la evolución molecular" de  Motoo Kimura,  aunque en mi opinión, estanis yendo mucho más lejos de lo que hubiera podido imaginar Kimura. El análisis de datos moleculares nos ha dado, ciertamente, una comprensión completamente nueva del proceso evolutivo, si la comparamos con la de los neodarwinistas.

Los neodarwinistas asumieron que el proceso más importante en la evolución era la selección positiva, es decir, que la selección natural favorecía a los mutantes aventajados. Por otro lado, los neodarwinistas tendían a asumir que había un suministro prácticamente ilimitado de variantes ventajosas disponibles para las poblaciones, de modo que la población pudiera responder a cualquier cosa que la selección pudiera imponerles en su entorno. En consecuencia, hubo una tendencia a asumir que todo lo que necesitamos hacer, a fin de predecir los fenotipos de los organismos, es determinar qué es lo que la selección favorecería bajo las circunstancias ambientales que enfrentase el organismo.

De igual modo se suponía que prácticamente todos los rasgos de cada organismo debía de adaptativo, lo que inspira a los biólogos a inventar todo tipo de cosas no constrastadas (y a veces incontrastables) Historias "hechas a medida" para explicar el significado adaptativo de cada aspecto de los seres vivos.

Ahora sabemos que en la inmensa mayoría de las mutaciones que tienen un efecto fenotípico, este efecto es deletéreo. Las mutaciones ventajosas son pocas y distantes entre sí. En general las poblaciones carecen de la capacidad de responder de forma adaptativa a la selección impuesta por los cambios ambientales. Con demasiada frecuencia, la "respuesta a la selección" es la extinción - como la alteración humana del medio ambiente está demostrando todos los días. Y cuando los organismos pueden responder a la selección impuesta por los cambios ambientales, por lo general lo hacen por la plasticidad fenotípica y no como resultado de la selección darwiniana.

Darwin era consciente de que algunos rasgos podrían ser selectivamente neutrales y, por tanto, fluctuar al azar. Esto es esencialmente lo que hoy conocemos como deriva genética. También era consciente de lo que ahora llamamos cribado selectivo, es decir, la selección contra variantes deletéreas. Pero no creía que estos procesos fueran tan importantes como la selección positiva. Ahora sabemos que estaba equivocado. La fijación de mutaciones neutras y cercanas a la neutralidad como resultado de la deriva genética es el proceso predominante en la evolución. Y el cribado selectivo es la forma principal de selección natural en la naturaleza.

Por tanto, está surgiendo un nuevo modo de comprender la evolución como consecuencia de los análisis estadísticos de los datos proporcionados por las secuencias. Los contornos de esta nueva teoría de la evolución siguen de alguna manera por asentar, pero me parece que finalmente llegaremos a entender que la plasticidad fenotípica, los cambios en la fuerza y orientación del cribado selectivo, las mutaciones y la deriva genética son las principales fuerzas de la evolución, jugando un papel subsidiario la selección positiva.

2. Lo que más probablemente distinga al concepto darwiniano de la evolución es su estadística intuitiva. Parece que aquellos que no entienden la evolución, o dicen que la idea de selección natural es en sí es una tautología,  tienen una falta de habilidad mental para entender grandes números y fenómenos susceptibles de interpretación estadística (aparte de aquellos que la niegen por dogmas de fe). ¿Qué piensa sobre esto? ¿Qué tiene de fenómeno estadístico la selección natural?

El estudio de la evolución a nivel molecular ha sido particularmente importante en el aumento del rigor del pensamiento evolutivo. Teóricamente al menos, ahora tenemos la capacidad no sólo de comparar fenotipos sino de reconstruir los cambios genómicos que han dado origen a las diferencias fenotípicas. Por supuesto el número de casos en los que conocemos la base genética de un cambio fenotípico importante es aún pequeño, pero nuestro conocimiento en este campo se está expandiendo rápidamente.

La importante contribución de Motoo Kimura a la biología evolutiva, una contribución al menos tan grande como la de Darwin, diría yo, si no mayor - fue la de centrar nuestra atención en las consecuencias evolutivas del hecho de que las poblaciones sean finitas. Los neodarwinistas han tendido en general a ignorar los efectos de una población finita, con el argumento de que la mayor parte de las poblaciones naturales son muy grandes - una afirmación que ahora sabemos que es absurda.

El hecho de que las poblaciones naturales sean finitas tiene enormes consecuencias para la biología evolutiva, cuyos teóricos sólo están empezando a desvelar. La principal consecuencia es que la deriva genética - las fluctuaciones aleatorias en la frecuencia de genes debida a los efectos de muestreo en poblaciones pequeñas - se ve ahora como un factor importante en la evolución, mientras que los neodarwinistas desestimaron la deriva como una curiosidad matemática con poco probabilidad de tener importancia en la naturaleza. Los neodarwinistas solían decir que cualquier mutación que confiriese una ventaja adaptativa, por pequeña que fuera, con el tiempo sería fijado por la selección natural. Pero ahora sabemos que eso no es cierto. Incluso las mutaciones ventajosas están sujetas a la deriva, y muchas se perderán por casualidad, antes de que tengan la oportunidad de ser fijadas.

Por lo tanto, la selección natural en el mundo real no conduce al tipo de proceso determinista imaginado por los neodarwinistas. Hay casualidad, y por tanto impredecibilidad, incluso cuando se produce la selección positiva. Lo primero de todo, el azar está implicado en la aparición de una mutación favorable. Y en segundo lugar, incluso cuando una mutación selectivamente favorable se produce, el azar está involucrado tanto en si se convierte en fija como en si se pierde.

Cuando los tamaños efectivos de las poblaciones son pequeños, la deriva genética predomina en la medida en que las mutaciones con un pequeño efecto de adaptabilidad se comportan como si fueran neutrales. Como en la mayoría de las mutaciones que tienen un efecto adaptativo, éste es deletéreo[u1] , las poblaciones pequeñas acumulan mutaciones con efectos ligeramente deletéreos. La especie humana tiene una historia poblacional con forma de cuello de botella, y sería de esperar que un proceso así hubiera ocurrido en nuestra propia historia evolutiva. De hecho, existe evidencia de que la población humana alberga numerosas mutaciones levemente perjudiciales, que pueden jugar un papel importante en las enfermedades complejas.

3. Nuestro sistema inmunológico ha coevolucionado con microorganismos patógenos tratando de parasitarnos. Esto ha generado un gran polimorfismo en los genes que pertenecen al complejo de histocompatibilidad, y una especie de juego del escondite entre los ejércitos de los anfitriones involuntarios y los astutos huéspedes. ¿Qué ha descubierto en su laboratorio sobre la evolución y la capacidad de evolucionar de los diferentes genes? ¿Tiene alguna explicación evolutiva de las enfermedades autoinmunes?

Los genes del complejo de histocompatibilidad mayor de los vertebrados (MHC) codifican glucoproteínas de la superficie celular que presentan péptidos a las células T, desencadenando una respuesta inmune apropiada. Hay dos subfamilias de moléculas del MHC: (1) Las moléculas MHC de clase I, que son expresadas por todas las células somáticas con núcleo y que presentan péptidos a las células T citotóxicas, desencadenando que se mate a todas las células infectadas por un parásito interno (como un virus), y (2) las moléculas MHC de clase II, que son expresadas por las células presentadoras de antígenos del sistema inmune y que presentan péptidos a las células T colaboradoras, que luego liberan citoquinas que estimulan aún más las defensas inmunológicas tales como la producción de anticuerpos.Tanto la clase I como la clase II de MHC incluyen loci enormemente polimórficos en los seres humanos y en la mayoría de los otros vertebrados.

El polimorfismo de los loci MHC fue descubierto antes de que fuera conocida su función de presentación, y por tanto era muy misterioso para los biólogos. El loci del MHC de clase I controla el rechazo a los trasplantes, y fue a través de este papel que se descubrió este polimorfismo en los loci MHC. ¡Pero era difícil imaginar que la selección natural hubiera favorecido polimorfismos cuya única función conocida fuera frustrar las operaciones de trasplante!

Como consecuencia, los biólogos propusieron toda clase de hipótesis para explicar el polimorfismo MHC. Una de las hipótesis era que estos genes tuvieran una alta tasa de mutación por alguna razón, en cuyo caso el polimorfismo podría ser selectivamente neutral. En aquellos tiempos, los únicos otros sistemas conocidos que tuvieran un tan elevado nivel de polimorfismo como el del MHC, eran los de auto-incompatibilidad de ciertas plantas con flor. Por analogía, algunos investigadores propusieron que el MHC era una especie de sistema de auto-incompatibilidad de los vertebrados. A mediados de la década de 1970, Rolf Zingernagel y Peter Doherty  aportaron pruebas de la función de presentación de péptidos de las moléculas de MHC de clase I.

Disponían de algunas pruebas de que las diferentes moléculas de MHC del tipo I se unían a péptidos distintos. Esto les sugirió de inmediato una explicación evolutiva del polimorfismo MHC; a saber, una basada en la ventaja heterocigótica. Un individuo que es heterocigoto en un locus MHC dada debe tener una ventaja en la resistencia a la enfermedad, porque el heterocigoto será capaz de amarrar dos tipos de péptidos, mientras que el homocigótico solamente puede amarrar uno.  Inicialmente, esta hipótesis no fue muy popular entre los inmunólogos, probablemente porque no veían la manera de probarla. Cuando yo empecé mi postdoctorado con Masatoshi Nei en la Universidad deTexas, en Houston, en 1987, decidimos aproximarnos de una nueva forma a la comprobación de la hipótesis de Doherty y Zinkernagel, basándonos en el análisis de secuencias de ADN. Fuimos muy afortunados de que la primera estructura cristalina de una molécula MHC de clase I había sido publicada recientemente, mostrándose por  primera vez la región de unión al péptido (PBR) de la molécula.Mi idea era que, si Doherty y Zinkernagel estaban en lo cierto, la selección natural habría favorecido sustituciones de aminoácidos en la PBR, pero no en otras regiones de la molécula. Y eso fue precisamente lo que nuestro análisis demostró. En estudios ulteriores hemos mirado al otro lado de la carrera coevolutiva creada por el MHC de los vertebrados. En colaboración con David Watkins, Dave O'Connor y Chris Walker, entre otros, hemos demostrado que la unión del péptido enlazado por el MHC de clase I selecciona mutaciones en los virus que les permiten eludir el reconocimiento inmunológico del anfitrión.

Tal escape a la inmunidad puede ser muy importante para la persistencia de virus tales como el  virus VIH-1 del Sida y el virus de la hepatitis C, que no son limpiados  por el sistema inmune. Una posible explicación de la existencia de enfermedades autoinmunes es la reactividad cruzada entre un péptido propio (un péptido derivado de una de nuestras propias proteínas) y un péptido derivado de un patógeno. Esta teoría explicaría el hecho de que las enfermedades autoinmunes se asocien más con los  MHC de clase II que con los de clase I. La Clase II de moléculas MHC cumplen menos requisitos para unirse a un péptido, y por tanto la reactividad cruzada es más probable.

4. Georges Cuvier no podía pensar en evolución tras comprobar cómo estaban tan perfectamente ensamblada todas las partes de la anatomía funcional y los sistemas fisiológicos, al considerar que cualquier cambio en cualquiera de sus partes colapsaría catastróficamente todo el edificio biológico. Hoy en día, mucho después de que la ciencia nos haya proporcionado muchas evidencias, el "fijismo" permanece, como el defendido por Michael Behe, que habla de la complejidad irreducible, por ejemplo, en los flagelos de las bacterias. Uno de sus campos de estudio es la evolución de familias de muchos genes. ¿Qué conclusiones saca de sus estudios sobre la capacidad de familias enteras de genes para evolucionar?

La crítica de Behe ha sido posible gracias a las flaquezas características del pensamiento neodarwinista. En una frase célebre, Darwin estableció que toda su teoría fracasaría con que un simple paso en la evolución del ojo de los vertebrados no pudiera explicarse como resultado de que la selección positiva favoreciese un rasgo adaptativo. Esto marca un estándar demasiado estricto, que ha hecho la tarea de los biólogos evolutivos mucho más difícil de lo necesario. En muchos casos, al menos algunos de los pasos en el origen de estructuras complejas probablemente se dieron como resultado de mutaciones selectivamente neutras que se fijaron por deriva genética. Por consiguiente, la evolución de estructuras complejas puede ser mucho más fácil que se supone, ya sea por parte Darwin o por parte de críticos como Behe.

Un ejemplo fascinante lo constituyen los estudios de Shozo Yokoyama de los pigmentos visuales de los peces de aguas profundas. Un pigmento visual de las anguilas japonesas se ha adaptado a la visión en condiciones de poca luz - como las que existen en el océano profundo - a través del cambio en tres aminoácidos. Sin embargo, ninguno de los tres cambios en los aminoácidos por sí solo es suficiente para inducir la sensibilidad con poca luz. Así que, en este caso, al menos dos de los tres pasos para el fenotipo adaptativo deben de haber ocurrido sin producir ninguna ventaja adaptativa, como resultado de la deriva genética aleatoria. Esos dos cambios al azar proveen el contexto en el que el tercer cambio, este ya adaptativo, puede acaecer.

Este ejemplo sugiere que la complejidad puede surgir a través de una serie de pasos, no todos los cuales implican selección natural. Esto podría resultar perturbador para quienes sienten que la selección natural debe explicar todos los rasgos de cada organismo. Sin embargo, es consistente con la evidencia que al menos algunos rasgos adaptativos de los organismos son exaptaciones; es decir, que surgen por casualidad antes de que el organismo se haya topado alguna vez  con las circunstancias ambientales en las que prueban ser adaptativos.

Un ejemplo de un exaptación nos los proporciona el sistema respiratorio de flujo continuo encontrado en las aves. Tradicionalmente, este sistema fue considerado una adaptación al alto nivel de metabolismo aeróbico requerido por el vuelo. Sin embargo, muy recientemente, se ha demostrado que los caimanes también tienen un sistema respiratorio de flujo continuo, lo que implica que este tipo de aparato respiratorio es ancestral de los arcosaurios (el grupo que incluye caimanes, cocodrilos, dinosaurios y aves). Por tanto, un sistema respiratorio de flujo continuo, estaba presente en los ancestros dinosaurios de las aves mucho antes de que evolucionara el vuelo. La evolución del vuelo fue posible gracias a esta y otras características de los arcosaurios que no fueron seleccionadas originalmente como adaptaciones al vuelo.

5. ¿Cómo cree que lo podríamos llamar el misterio de los misterios de la evolución biológica - la especiación - se produce?

No estoy seguro de que la especiación sea por más tiempo un gran misterio.. Para mí, el mayor misterio es ¡por qué los biólogos persisten en creer que la selección natural tiene algo que ver con la especiación!

Es irónico que gran obra de Darwin se titulara El origen de las especies, cuando en realidad no aborda la cuestión de la especiación. El mecanismo propuesto por Darwin, la selección natural, es un mecanismo para el origen de las adaptaciones, no para el origen de las especies. Ahora sabemos lo suficiente  para afirmar con confianza que la selección natural no es la causa directa de la especiación. Por el contrario, la especiación, en la mayoría de los casos, se da a través de mutaciones selectivamente neutras que son fijadas por la deriva genética. Si una población se ve separada por una barrera natural en dos sub-poblaciones, puede darse una mutación en una de las  sub-poblaciones que hace que acabe por quedar reproductivamente aislada de la otra sub-población. Por supuesto, si las dos especies están separadas lo suficiente y sus ambientes se diferencian, pueden surgir distintas adaptaciones en las dos especies. Pero estas adaptaciones no son la causa de la especiación. Del mismo modo, si las dos especies-ahora reproductivamente aisladas - entran de nuevo en contacto la una con la otra, pueden surgir adaptaciones (mecanismos de aislamiento) que impidan el desperdicio de los gametos a través de los intentos de hibridación.

Del igual forma, el desplazamiento de caracteres puede producirse de tal manera que refuerce las diferencias ecológicas entre las dos especies. Pero tales cambios evolutivos son consecuencia de una especiación que ya ha ocurrido, no las causas de la misma.

6. En su artículo de 1995 "Genomas pequeños para los mejores voladores" mostró que las aves podrían no sólo haberse dotado de alas para el vuelo, sino también haber perdido el peso muerto del material genético innecesario o redundante, haciendo sus células más pequeñas y su cuerpo entero más liviano Como hipótesis alternativa, la reducción en el tamaño del genoma puede ser debida a la necesidad de acelerar el metabolismo ¿De que modo confirman sus estudios los recientes descubrimientos de marcas dejadas por las células óseas de los dinosaurios? ¿Cuál sería la historia de la relación entre estos tres elementos: el genoma, el metabolismo, y el vuelo en los dinosaurios voladores, las aves voladoras y aquellas otras que retornaron a una nueva vida en tierra? ¿No es la reducción del genoma un riesgo para la adaptabilidad y la capacidad de evolución? Y, por último, ¿Qué nos dice el hecho de que los murciélagos sean los mamíferos con el genoma más ligero?

En el artículo de 1995, que escribí con mi difunta esposa, Mary Ann Hughes, la hipótesis que estábamos probando fue propuesta por Szarski. Szarski basaba su hipótesis en la observación de que el tamaño celular se correlaciona con el tamaño del genoma.  En especies con una alta tasa de metabolismo aeróbico, es ventajoso disponer de células pequeñas. La relación superficie-volumen es mayor en una célula pequeña que en una célula grande, y una mayor proporción superficie-volumen permite un intercambio de gases mayor por unidad de citoplasma, que es lo que se necesita para una alta tasa de metabolismo aeróbico. Durante mucho tiempo se ha sabido que las células de aves eran más pequeñas que las células correspondientes de los mamíferos. E igualmente, los genomas de las aves son más pequeños, de media, y más uniformes en tamaño que los de cualquier otra clase de vertebrados. Tenga por favor presente, sin embargo, que esta hipótesis nada tiene que ver con la pérdida de peso, ya que la pérdida de peso por la reducción del tamaño del genoma probablemente sería trivial.

En nuestro artículo de 1995, probamos la hipótesis de que la reducción del tamaño del genoma en las aves era adaptativa mediante la comparación de los intrones correspondientes en los genomas de mamíferos y aves. Los intrones son secuencias intermedias que interrumpen la parte codificante de muchos genes codificadores de proteínas, y pueden variar considerablemente en su longitud. Descubrimos que los intrones de los genes de las aves son más pequeños que los intrones correspondientes de los mamíferos, lo que implica que la selección ha actuado en contra de numerosas mutaciones independientes en las aves que hubieran aumentado el tamaño de sus intrones. El hecho de que esto haya ocurrido muchas veces apoya la hipótesis de que las aves han sido objeto de selección para tener un tamaño del genoma reducido, frente a la hipótesis de que los genomas de aves se han reducido en tamaño debido a algún evento aleatorio.

Desde entonces, varias líneas adicionales de pruebas han apoyado la hipótesis de Szarski. Por ejemplo, cuando el genoma completo del pollo llegó a estar disponible, demostramos que el pollo había experimentado más pérdida de genes en familias de múltiples genes que los mamíferos, y que las formaciones repetidas en los pollos eran más cortas y escasas en el pollo que en los mamíferos . Ryan Gregory, de la Universidad de Western Ontario ha proporcionado datos fundamentales en apoyo de nuestra hipótesis al demostrar que los colibríes - las aves con la mayor tasa de metabolismo aeróbico - tienen los genomas más pequeños conocidos entre las aves.

Hubo un interesante estudio de Organ y sus colaboradores que medía los tamaños de las células en los huesos de los dinosaurios y hacía inferencias sobre los tamaños de sus genomas a partir de estas medidas. A pesar de que la aproximación es más bien indirecta y propensa a errores, los resultados sugieren que los dinosaurios tenían el tamaño del genoma más pequeño que el de muchos vertebrados, aunque no tan pequeños como los de las aves modernas. Esto es realmente lo que cabría esperar si la hipótesis de Szarski fuera correcta. Sugiere que los antepasados de las aves ya estaban en el camino hacia la reducción de tamaño de las células necesario para el vuelo, incluso antes de que se el vuelo se levantara. Así, igual que el sistema respiratorio de flujo continuo mencionado anteriormente, la reducción de tamaño de la célula (y el tamaño del genoma) fue al menos en parte una exaptación en el linaje que condujo a las aves.

7. Después de que fuera descifrado el genoma humano y el de otras especies, es concebible que la biología evolutiva y la genética aplicada a la medicina pudieran dar un salto cuántico. ¿Qué espera para el cercano futuro si las cosas siguen evolucionando de esta manera? 

En algunos aspectos, las consecuencias potenciales para la salud de la secuenciación de un único genoma humano de referencia se exageraron. Lo que sí será interesante es la secuenciación de un gran númer de genomas, de forma que podamos realmente comenzar a apreciar la magnitud de la variación humana al nivel genómico.  Para la medicina, una de las consecuencias será un crecimiento en lo que se denomina "medicina personalizada" - es decir, tratamientos adaptados a la medida de la constitución genética y fenotípica de la persona individual.  En cierto sentido, la medicina siempre ha sido personalizada hasta cierto punto,  porque los médicos han tratado de determinar la mejor terapia para cada paciente individual. Sin embargo, la "medicina personalizada" tradicional se basa principalmente en la intuición, mientras que el conocimiento genómico puede proporcionar una base más sólida para tratamientos individualizados.

Por supuesto, sería ingenuo no darse cuenta de los peligros en los estudios de la genómica humana si no se llevan a cabo con el respeto a las personas. La triste historia de la eugenesia nos da una lección dolorosa. A veces uno lee declaraciones en el sentido de que en un futuro próximo "vamos a ser capaces de controlar nuestra propia evolución", lo cual no es más que una reafirmación de la eugenesia. Podemos ver que esta es una esperanza vana, sin embargo, en cuanto nos percatamos de que la mutación (no la selección) es la fuerza impulsora en la evolución. La idea de que artificialmente se puede seleccionar cualquier rasgo que queramos en los seres humanos supone que existe una variación seleccionable que subyace a la característica deseada. Pero no hay razón para suponer que la variación no exista para todos los rasgos que pudiéramos estar interesados en mejorar. Aún más preocupante, por supuesto, es la implicación de que alguien tuviera la potestad tomar decisiones con respecto a las características deseables en el futuro de la humanidad. Así como con la vieja eugenesia, esta idea de "evolución controlada" sería nada más que otra receta para la tiranía

8. ¿En qué está trabajando ahora?

Uno de los principales focos de nuestro interés es el uso de tecnologías de secuenciación de "próxima generación" para entender la evolución de las poblaciones de virus en el transcurso de la infección de un anfitrión individual. Estas nuevas tecnologías de secuenciación ofrecen una apreciación mucho más profunda de la que nunca hemos tenido antes de la diversidad de las poblaciones virales dentro del hospedador durante la infección. Somos capaces de documentar los eventos de mutación, selección y deriva genética que se producen en el curso de la infección. Así, podemos observar la evolución en "tiempo real" en el caso de las poblaciones de virus. Estos estudios proporcionan información sobre cómo los virus evaden los mecanismos inmunes del hospedador que podría ayudar en el diseño de vacunas para los virus de los que no se dispone aún de vacuna, como el VIH-1 (el virus causante de la epidemia mundial de SIDA) y el virus de la hepatitis C.

También estoy interesado en el parásito de la malaria y en el entendimiento del origen y mantenimiento de diversidad genética en esos parásitos. Además seguimos estudiando la diversificación evolutiva de familias de múltiples genes, en particular aquellas que participan en el sistema inmunológico.

Más allá de mis actividades científicas, estoy activamente interesado en la comprensión pública de la ciencia y en ayudar a superar las barreras a la apreciación pública de la ciencia. Todo el mundo conoce los obstáculos derivados del fundamentalismo religioso, pero creo que el alcance de estos problemas a menudo se ha exagerado por parte los medios de comunicación. Hay otras barreras que reciben mucha menos atención de los medios, incluyendo el relativismo inherente a las filosofías post-modernas que tiene una gran influencia en las universidades hoy en día. Otra barrera es una de la cual ciertos científicos (y filósofos de la ciencia) son responsables, a saber, la actitud que ha sido llamada "cientificismo", que sostiene que las ciencias naturales constituyen todo el conocimiento humano.  Yo diría que el cientificismo es una creencia peligrosa y que además hace un gran daño a la credibilidad de la ciencia, al proclamar exageradamente que la ciencia puede proporcionar respuestas para cada cualquier pregunta.

Como científico, creo que fomentar el desarrollo de las humanidades obra en el mejor interés de la ciencia, incluyendo una saludable indagación filosófica que sea independiente de la ciencia (aunque, por supuesto, informada por el conocimiento científico hasta la fecha).

Una de las áreas en las que es evidente que la ciencia no puede dar respuestas es la ética. Muy a menudo vemos a los debates sobre cuestiones tales como la investigación con células madre embrionarias se describe como un conflicto entre "religión" y "ciencia". Sin embargo, ninguno de los dos puntos de vista sobre esta cuestión ética es inherentemente más "científico" (o más "religioso") que el otro. El hecho de que un punto de vista sea más frecuente entre los científicos no lo hace "científico". De hecho, uno podría argumentar que la evidencia científica favorece el argumento ético que los embriones humanos merecen ser tratados como seres humanos.

Después de todo, un embrión humano es un miembro individual de la especie humana desde el punto de vista de la biología evolutiva, ya que está sujeto a la selección natural. Pero en última instancia, la ciencia por sí sola no puede decidir esta o cualquier otra cuestión ética. Es importante para los científicos ser humildes con respecto a los límites de la ciencia.