Evolución en Cuatro Dimensiones ( Entrevista a Eva Jablonka)

Eva Jablonka es geneticista y profesora en el Cohn Institute for the History of Philosophy of Science and ideas, de la Universidad de Tel Aviv. Autora de múltiples artículos y libros, ha dedicado su carrera principalmente al tema de la herencia epigenética. Su obra principal, escrita junto con Marion Lamb, es el libro Evolución en Cuatro Dimensiones, que se ha convertido en un verdadero clásico (en la entrevista nos revela que en breve va a salir una nueva edición ampliada), un libro de vanguardia en su momento (año 2005). Parece que el tiempo les está dando la razón en muchas de las cosas que allí planteaban, vistas como auténticas herejías en su momento. Según Jablonka y Lamb, existen otros tipos de herencia además de la genética: la epigenética, la conductual o cultural, y la simbólica, exclusiva de los humanos. Su propuesta, como puede ver el lector, no hace borrón y cuenta nueva con la teoría evolucionista que hemos conocido hasta ahora. No se trata de que lo anterior sea erróneo o esté mal, sino que en las últimas décadas hemos aprendido nuevas cosas que hay que incorporar a nuestro conocimiento. Se trata de complementar, pulir, o añadir nuevos elementos a una teoría que en lo esencial es correcta y que nos ha permitido entender gran cantidad de fenómenos de ese fascinante mundo de la biología del que formamos parte. Creemos que sus respuestas son claras, sabias y prudentes y que ayudan a esclarecer cuestiones que verdaderamente son complejas. Agradecemos a la profesora Jablonka su amabilidad y buena disposición.

En inglés:

1-      Perhaps we should start with Lamarck. Was Lamarck (and Darwin, because Darwin was a lamarckist) right? Are the neo-Darwinian evolutionists (R. Dawkins) wrong?

The question is problematic. Of course Lamarck was wrong about many things and so was Darwin. After all they  thought and worked  200 and 150 years respectively and it would be very sad indeed if biology did not move on and with it, inevitably, our understanding of the mechanisms of evolution.  Both Lamarck and Darwin were great biologists, with great insights from which we benefit to this day, but they were wrong about many things.

The neo-Darwinians are not "wrong";  the mechanisms on which their interpretations of evolution rely certainly exist and are important. The problem is that they exclude other equally important mechanisms. Their view is mostly based on generalization stemming from 50 year old biology. We need to extend the theory of evolution in view of what we have learnt during the last decades.

2-      Which is the most astonishing thing (fact, idea, study, book…) that you have ever discovered, the one that changed your mind about life and biology?

I am constantly fascinated and astonished. For me, the understanding, when I was an adolescent after reading Koestler (The Ghost in the Machine) and Darwin (The Origin), of the power of the principle of selection was enlightening and formative. I read Waddington very early on, and was very influenced by him. The realization that epigenetic mechanisms can have both indirect and direct role in adaptive evolution and speciation was an important  and transformative realization that occurred much later when I was working with Marion and (in parallel) doing my PhD.

3-      Is the central dogma of molecular biology out of date? People like Mary Jane West-Eberhard are saying that the gene does not lead, that it follows…then: Who leads? How is the flow of information within the cells? Who is the conductor in the orchestra of the cell?

The central dogma is correct: there is no back translation from proteins to nucleic acids. However, there is protein to protein transfer of information (and variations in information, as in prions), enzymes can alter DNA in response to developmental signals, and inheritance can occur at additional levels of biological organization. It is very important to understand that the central dogma does not exclude the inheritance of developmentally induced variation.  Once the central dogma is understood as a statement about the lack of back- translation (an important empirical fact) all is well and there are no misunderstandings.

West Eberhard' assertion (shared by many others past and present, including Conrad Waddington and Ivan Schmalhausen) that genes are followers in evolution, has nothing to do with the central dogma. It is merely stating that phenotypic changes precede and guide  the selection of genes. The metaphor of the conductor is not appropriate for describing the relations between different molecular factors and processes in cells. There is no conductor. The cell is a real complex system.

4- How should we understand the gene now? Do you think of networks instead of single genes? Which is the unit of evolutionary change?

 I think that there are functionally hard-to define nucleic acid sequences, which can be identified and isolated and are important for the analysis of biological processes. We call them genes, and usually know what we mean –  in the context of specific experiments and biological questions. When we try to have a generally applicable definition we fail, because the units can be multifunctional, sometimes have fuzzy boundaries, the way they are processed is varied,  etc. etc.   I think that for many purposes thinking in terms of  gene-networks is much better. I think that the unit of evolutionary change is the heritably varying trait, which can receive heritable inputs from variant DNA sequences, variant epigenetic factors,  and from behavioral and cultural variant processes.

5-      How do you understand mutations now? We think this is a very strange and difficult topic for the general public. Are they directed? Are they controlled by natural selection too?

There are many types of mutations. Some are blind, some are targeted to particular regions, developmental periods, and functional context. All mutations, however they are generated, are subject to selection. The mechanisms underlying the generation of mutations evolve by natural selection.

 6- What do we know about epigenetic inheritance? How long does it last? How many generations? What is the threshold for one experience to pass to the offspring? How can we change it? Are there any ways to reset the epigenetic switches? If the progeny live a different experience, will this erase the epigenetic switch?

 This is an impossible question,. I have spent the last 25 years writing about this…. (and soon a second edition of Evolution in 4 Dimensions with a  long chapter devoted to this and related questions is coming out). There is a lot of variability in the fidelity of transmission of epigenetic variants, depending on the system, the conditions of induction and transmission and a lot of additional factors we do not yet understand very well.  The epigenetic state can be erased by environmental conditions, but obviously this is not always easy because some of them are very persistent. We need to learn how to do that.

7-      Surely you are familiar with the paper by Dias & Ressler about the inheritance of a parental traumatic  exposure. Could pleasant experiences also be transmitted to the offspring? To what extent are we the result of our parent´s history? To what extent does this reality limit the autonomy of the individual?

I am familiar with this wonderful study. There is evidence that mice that live in enriched environment (that  positively affects their  learning ability), transmit this enhanced ability to their offspring that live in standard environment. However this was found to affect just one generation, and biologists do not know what the molecular mechanism is in this case, although I am sure we shall soon find out. So there is no reason what positive experiences will not affect the transmission of  developmental and behavioral dispositions.  The autonomy if the individual is both constrained and expanded by this type of inheritance. Expanded because its development can have greater effects than was believed, and if the animal can control its life, then it is an agent of change of its offspring life too.  But it  also means that we inherit more than DNA our ancestors, and hence the continuity is multidimensional, and there are constraints and affordances at every level.  Autonomy is a very complex notion, especially for humans.

8- You are interested in the evolution of information and you consider the emergence of the nervous system as a major transition in evolution. In Evolution in Four Dimensions you picture a panoramic view of some of the great evolutionary transitions and suggest that they were built on new types of information transmission. A figure depicts the evolution mountain, where moving up the mountain there are new types of inheritance systems (genetic and epigenetic, behavioral and symbolic). We know that is really difficult to make predictions, especially about the future, but, which will be the next evolutionary transition? Which could be the next way to store, transmit, and interpret information? Which could be the next inheritance system?

 I really don’t know. There may be many types of complex culturally constructed and transmitted information; maybe there will be one day some kind of human-robot hybrids (cyborgs), that will alter the notion of what transferring  information means … .  

9- Could we say that we are living an epigenetic “bubble”? Sometimes when we have a new discovery (mirror neurons could be one example) we try to answer all pending questions with the new paradigm. Could this be happening with epigenetics?

 Yes, it may be the case. We have to be careful not to be too confident and interpret everything in terms of epigenetic mechanisms. However, these epigenetic mechanisms, just like genetic mechanisms, are fundamental to life as we know it, so it is not surprising that they are found to be relevant to many many things. It is equally clear that there is a lot we do not know, and that we must extremely skeptical and careful.  

10- Have you ever felt lonely (you and Marion), when your ideas were dismissed as mere speculations? Where did you find the energy to go ahead?

 Being two was a great thing, because one does not really feel lonely, we propped each other. It was sometimes very unpleasant and disheartening, but the biological logic was compelling, so we went on.   There were always people that we respected, who, even if skeptical, believed that what we do is important, so this was encouraging and  morally  (and practically!) helpful.

11- What are you working on now? What mystery would you like to unravel?

I am working now, with my colleague Simona Ginsburg, on the evolutionary origin of the ability to have subjective experience, the evolutionary origins of consciousness.  We think that an evolutionary approach can be very useful. We probably will not unravel this big mystery, but maybe we can  help to advance the area.

En Castellano:

1- Quizás deberíamos empezar por Lamarck. A la vista de los nuevos descubrimientos, ¿tenía razón Lamarck ( y Darwin que también era lamarckista)? ¿Están equivocados los evolucionistas neo-darwinianos (R. Dawkins)

La pregunta es problemática. Por supuesto que Lamarck estaba equivocado en muchas cosas, al igual que Darwin. Después de todo, ellos trabajaron hace 200 y 150 años , respectivamente, y sería muy triste que la biología no hubiera avanzado en todo ese tiempo, y con ella, inevitablemente, nuestra comprensión de los mecanismos de la evolución. Ambos, Lamarck y Darwin, fueron grandes biólogos que tuvieron grandes intuiciones de las que nos seguimos beneficiando hoy en día, pero estaban equivocados en muchas cosas.

Los neo-darwinianos no están equivocados; ciertamente existen y son importantes los mecanismos en los que ellos apoyan sus interpretaciones de la evolución. El problema es que excluyen otros mecanismos igualmente importantes. Su visión se basa en una generalización que surge de una biología con una antigüedad de 50 años. Necesitamos ampliar la teoría de la evolución a la vista de lo que hemos aprendido durante las últimas décadas.

2- ¿Cuál es la cosa más sorprendente (hecho, idea, estudio, libro…) que usted ha descubierto  en su vida, la que le hizo cambiar su visión acerca de la vida y la biología?

Estoy continuamente fascinada y sorprendida. Para mí, comprender, cuando era una adolescente, después de leer a Koestler (The Ghost in the Machine) y Darwin (The Origin), el poder del principio de la selección fue esclarecedor y formativo. Leí también a Waddington muy pronto, y he sido muy influenciada por él. El hecho de darme cuenta de que los mecanismos epigenéticos pueden tener tanto un papel directo como indirecto en la evolución adaptativa y en la especiación fue una comprensión importante y transformativa que ocurrió mucho más tarde cuando estaba trabajando con Marion (y en paralelo), haciendo mi doctorado

3- ¿Está anticuado el dogma central de la biología? Autores como Mary Jane West-Eberhard dicen que el gen no lidera, sino que sigue…entonces, ¿quién lidera? ¿cómo es el flujo de información dentro de la célula? ¿quién es el director de orquesta?

El dogma central es correcto: no existe traducción inversa de las proteinas a los ácidos nucleicos. Sin embargo, existe transferencia de información de proteína a proteína (y variaciones en la información, como en los pirones), las enzimas pueden alterar el ADN en respuesta a señales durante el desarrollo, y la herencia puede ocurrir a niveles adicionales de organización biológica. Es muy importante comprender que el dogma central no excluye la herencia de variación inducida durante el desarrollo. Una vez que entendemos el dogma central como una afirmación acerca de la no existencia de traducción inversa (un hecho empírico importante), todo está bien y no hay malentendidos.

La afirmación de West-Eberhard (compartida por muchos otros en el pasado y en el presente, entre ellos Conrad Waddington e Ivan Schmalhausen) de que los genes son seguidores en la evolución, no tiene nada que ver con el dogma central. Es simplemente afirmar que los cambios fenotípicos preceden y guían la selección de los genes. La metáfora del director de orquesta no es apropiada para describir las relaciones entre diferentes factores moleculares y procesos dentro de las células. No hay director. La célula es realmente un sistema complejo.

4-¿Cómo debemos entender el gen hoy en día? ¿Piensa usted en redes de genes en lugar de en genes individuales? ¿Cuál es la unidad del cambio evolucionista?

Creo que son secuencias de ácidos nucleicos funcionalmente difíciles de definir, que pueden ser identificadas y aisladas y son importantes para el análisis de los procesos biológicos. Los llamamos genes, y normalmente sabemos lo que queremos decir, en el contexto de experimentos específicos y preguntas biológicas. Cuando intentamos tener una definición aplicable en general fracasamos, porque las unidades pueden ser multifuncionales, a menudo tienen límites borrosos, la forma en que son procesadas varía, etc., etc. Creo que para muchos propósitos pensar en términos de redes genéticas es mucho mejor. Creo que la unidad de cambio evolucionista es la característica o rasgo que varía hereditariamente, que puede recibir entradas heredables de secuencias de ADN variantes, factores epigenéticos variantes, y procesos conductuales y culturales variantes.

5- ¿Cómo entiende usted las mutaciones actualmente? Creemos que este es un tema muy difícil y oscuro para el público en general ¿son dirigidas las mutaciones? ¿también están controladas por la selección natural?

Hay muchos tipos de mutaciones. Algunas son ciegas, otras están dirigidas a regiones particulares, períodos del desarrollo, y contexto funcional. Todas las mutaciones, independientemente de cómo se generen, están sujetas a la selección. Los mecanismos subyacentes a la generación de mutaciones evolucionan por selección natural.

6- ¿Qué sabemos acerca de la herencia epigenética? ¿Cuánto dura? ¿Cuántas generaciones? ¿Cuál es el umbral para que una experiencia pase a la descendencia? ¿Cómo podemos cambiarla? ¿Hay forma de respetar los interruptores epigenéticos? ¿Si los hijos viven experiencias diferentes pueden borrar los interruptores epigenéticos?

Esta es una pregunta imposible. He pasado los últimos 25 años escribiendo acerca de esto…( y en breve aparecerá una segunda edición de Evolución en 4 Dimensiones con un largo capítulo dedicado a ésta y otras cuestiones relacionadas). Existe mucha variabilidad en la fidelidad de transmisión de las variantes epigenéticas, dependiendo del sistema, de las condiciones de inducción y transmisión y de un montón de factores adicionales que todavía no entendemos muy bien.El estado epigenético puede ser borrado por condiciones ambientales, pero obviamente esto no es siempre fácil porque algunos de ellos son muy persistentes. Tenemos que aprender a hacer esto.

7- Seguramente conoce el artículo de Dias & Ressler acerca de la herencia de una exposición parental traumática. ¿Pueden también las experiencias positivas o placenteras transmitirse a la descendencia? ¿En qué medida somos el resultado de la historia vivida por nuestros padres? ¿En qué medida esta realidad epigenética limita nuestra autonomía como individuos?

Conozco este maravilloso estudio. Existe evidencia de que ratone que viven en un entorno enriquecido (que afecta positivamente su capacidad de aprendizaje) transmiten esta capacidad aumentada a su descendencia que vive en un ambiente estándar. Sin embargo, se encontró que esto solo afectaba zuna generación y los biólogos no saben cuál es el mecanismo molecular en este caso, aunque yo creo que lo sabremos pronto. Por lo tanto no hay razón para que experiencias positivas no afecten la transmisión y desarrollo de predisposiciones conductuales. La autonomía del individuo es, a la vez, disminuida y aumentada por este tipo de herencia. Aumentada porque su desarrollo puede tener mayores efectos de lo que se creía, y si el animal puede controlar su vida entonces es un agente de cambio de la vida de su descendencia también. Pero esto quiere decir que heredamos más cosas que el ADN de nuestros padres, y , por lo tanto la continuidad es multidimensional, y hay limitaciones y permisos a cada nivel. La autonomía es una noción muy compleja, especialmente par los humanos.

8- Usted está interesada en la evolución de la información y considera que la aparición del sistema nervioso es una transición mayor en la evolución. En su libro Evolución en Cuatro Dimensiones plantea una visión de algunas de las grandes transiciones de la evolución y sugiere que se basan en nuevos tipos de transmisión de información. En un dibujo aparece una montaña de la evolución donde al subir nos vamos encontrando con nuevos tipos de sistemas de herencia (desde genética y epigenética a conductual y luego simbólica). Ya sabemos que es difícil hacer predicciones, especialmente acerca del futuro, pero ¿cuál cree que puede ser el próximo sistema de herencia, la nueva forma de almacenar, transmitir e interpretar información? ¿Cuál puede ser la próxima transición evolucionista?

Realmente no lo sé. Puede haber muchos tipo sed información compleja culturalmente construida y transmitida; puede que algúnn dóia exista algún tipo de híbrido humano-robot (cyborgs) que alteren la noción de lo que significa transmitir información. 

9- ¿Usted diría que estamos viviendo una burbuja evolucionista? A veces, cuando ocurre un nuevo descubrimiento científico (las neuronas espejo podrían ser un ejemplo) tratamos de explicar todos las cuestiones pendientes con el nuevo paradigma. ¿Puede estar ocurriendo esto con la epigenética?

Sí, puede ser el caso. Debemos ser cautos y no estar demasiado seguros e interpretar todo en términos de mecanismos epigenéticos. Sin embargo, estos mecanismos epigenéticos, igual que los mecanismos genéticos, son fundamentales para la vida tal cojeo la conocemos, y por eso no es sorprendente que se les considere relevantes para muchas, muchas cosas. Es igualmente claro que existe un montón de cosas que no conocemos y que debemos ser extremadamente escépticos  y cuidadosos

10- ¿Se han sentido (tanto usted como Marion) alguna vez solas cuando sus ideas eran desechadas como meras especulaciones? ¿De dónde sacaron las fuerzas para seguir adelante?

Ser dos fue algo muy bueno, porque así uno no se siente realmente solo, nos reforzábamos mutuamente. Fue realmente desagradable y descorazonado, pero la lógica biológica era convincente y apremiante y, por lo tanto, seguimos adelante. Siempre hubo gente que nosotras respetábamos que, aunque escépticos, creyeron que lo que hacemos es importante y esto fue moralmente (y prácticamente!) alentador y una ayuda.

11-En qué esta a trabajando actualmente? ¿ Qué misterio le gustaría desentrañar?

Estoy trabajando ahora, con mi colega Simona Ginsburg, en el origen evolucionista de la capacidad para tener experiencias subjetivas, los orígenes evolucionistas de la conciencia. Creemos que un enfoque evolucionista puede ser muy útil. Probablemente no desentrañaremos este gran misterio, pero puede que podamos ayudar a avanzar en este área.