informazione e biologia

Nei confronti vari avvenuti con i creazionisti emerge sempre una parte di discussione che riguarda l'informazione biologica. I negazionisti sono innamorati del concetto di informazione biologica e presentano la loro ipotesi ad ogni occasione. Guardiamo cosa sostengono.

Per far si che l'evoluzione avvenga come da teoria e necessario che si passi da genomi poco complessi con poca informazione genetica a organismi complessi con molta informazione genomica complessa. L'aumento di informazione non è mai stato osservata o se osservata in termini troppo piccoli da essere rilevanti quindi l'evoluzione non può funzionare o non ha il tempo materiale per funzionare.

Il problema che noterete è che spesso non viene mai data una definizione di "informazione". E gia questo ci deve insospettire. Di che informazioni stiamo parlando? Come viene misurata?

Per essere sicuri proviamo ad analizzare l'ipotesi con due definizioni diverse

La prima definizione di informazione che possiamo dare è informazione come quantità di dati grezzi. Ora rivediamo l'ipotesi sotto questa definizione... Sembra logica no? Finche non scopriamo che una cipolla ha più informazioni contenuti nel suo genoma che un umano! Un cocomero ha più o meno le stessa quantità di un umano mentre  Paris japonica ha 51 volte la quantità di informazioni rispetto ad un umano. Cosa possiamo dedurre da questi fatti? Che non conta la quantità di informazioni ma conta la qualità e questo ci porta alla seconda definizione. Ah gli studi su la quantità di informazione genomica possono essere visti qua e qua.
L'aumento di informazioni genomiche è stato osservato e viene osservato spesso per via della duplicazione genetica, negli esperimenti di Lenski e non solo.

La seconda definizione di informazione riguarda la qualità cioè il cosa viene trasmesso. Qua i creazionisti hanno un grave problema, perche non sanno come misurare la qualità e non esiste nessun sistema. Fra l'altro questa definizione viene invocata per un altra delle loro cavolate il cosiddetto CSI (complex specified  information). Secondo Dembski l'ideatore, il concetto è inteso a formalizzare una proprietà in grado di discernere forme e sequenze che siano contemporaneamente specificati e complessi. Dembski afferma che la complessità specificata è un indizio affidabile della presenza di un agente intelligente. Quindi se troviamo delle informazioni specifiche e complesse queste devono essere per forza create da entità sopranaturali...

Mettiamo questa seconda definizione alla prova:

I seguenti sono delle stringhe di nucleotidi, due stringhe sono vere una stringhe trovate in E. colli un e generata da un agente intelligente (io) e una è generata a caso. Il creazionista usando il sistema che piu li sta a cuore dovrebbe essere facilmente in grado di dire quale è quale.

1) GAA TCA ACC AGC GCG TAA ACA AA
2) GAC TCA ACC AGC GCG TAA ACA AA
3) TAG CCA AAA GCC ACA GTA GAA TG
4) TCA GAA CTC AGT ATC CAG GCC AG

Sfida aperta: nessuno riuscirà mai a capire quale e quale perche non vi e modo di misurare la qualità di informazioni. Caso chiuso.

In conclusione possiamo tranquillamente rifiutare l'ipotesi avanzata in quanto falsa secondo entrambe le definizioni di informazioni.

Lenski parte 2

L'ultima volta ci siamo fermati a delle scoperte alquanto interessanti da parte di Lenski et al. sui E.colli. Ma come avevo anticipato il meglio doveva ancora avvenire:

Un bel giorno dopo che erano trascorse 33.127 generazioni, la squadra di Lenski notarono qualcosa di veramente strano. Una delle fiale era diventata opaca. La densità ottica della colonia ara -3 era salita alle stelle. Questo significava che la colonia nella fiala era cresciuta a dismisura. Dopo essersi accertati che non vi era stata alcuna contaminazione scoprirono che e batteri avevano iniziato a cibarsi del citrato oltre al glucosio presente nelle fiale. Ora dovete sapere che E. colli non può cibarsi di citrato in condizioni aerobiche, anzi uno dei tratti fondamentali di questa specie è proprio l'incapacità di farlo.

Il primo passo fu di capire quando i batteri avevano evoluto questa nuova capacità. Quindi analizzarono i batteri ancestrali e scoprirono che prima della 31,000 generazioni non vi era alcuna traccia di questa funzione, ma già a generazione 31,500 circa 0,5% della popolazione aveva evoluto questa capacità. Il numero incremento al 19% con le 1000 generazioni che seguirono fino a diventare completamente dominanti alla 33,000 generazione.

La prima ricerca può essere vista qui:  Historical contingency and the evolution of a key innovation in an experimental population of Escherichia coli

Il secondo passo era determinare quali passi genetici furono intrapresi dai batteri per evolversi da consumatori di glucosio a consumatori di citrato. I risultati della loro ricerca furono pubblicati nel seguente studio: Genomicanalysis of a key innovation in an experimental Escherichia coli population

Nel articolo Lenski e colleghi hanno ricostruito la storia evolutiva della funzione Cit+, identificando tre fasi principali nella sua emergenza: potenziamento, attualizzazione e perfezionamento. Per prima cosa, i ricercatori hanno cercato di individuare la mutazione che ha generato il fenotipo Cit+ (attualizzazione): si tratta della duplicazione di un gene codificante per un trasportatore del citrato attivo solo in condizioni anaerobiche. Quindi nuovo materiale genetico è stato creato e inserito nel genoma.

Amplificazione in tandem del gene Cit+

Questa funzione sviluppata al inizio non era particolarmente forte, anzi conferiva un vantaggio di solo 1% rispetto ai cloni che non avevano questa mutazione. Questa debolezza e pero stata rafforzata dal secondo grande passo evolutivo. La fase seguente del perfezionamento aumento l'espressione genetica del gene Cit+ ulteriormente, aumentando fino a 9 volte il numero di copie del gene, non solo si sono sviluppati una miriadi di mutazioni concomitanti legate al miglioramento della funzione polimorfismi a singolo nucleotide quali gltA, responsabile per la sintesi del citrato, aceA che produce isocitrate lyase e dctA responsabile per lo sviluppo di un trasportatore di acidi citrici. In questa fase quindi abbiamo sia un aumento ulteriore di materiale genetico accompagnato da mutazioni di raffinamento della funzione.

Restava quindi solo da capire come l’evoluzione del background genetico avesse reso accessibile questo nuovo tratto cioè che sviluppo l'iniziale fase di potenziamento; i risultati ottenuti sembrano suggerire il coinvolgimento di almeno due precedenti mutazioni e la presenza di interazioni epistatiche. Analisi genomiche dei cloni precedenti evidenziarono una varietà abbastanza ampia di mutazioni diverse con duplicazioni simili ma non uguali a quella futura.

Questa scoperta va a confermare le premesse basi della TdE. Cioè che mutazioni casuali cumulative sono state selezionate dalla selezione naturale alterando cosi il genoma del batterio. Dimostrando la nascita di una nuova funzione, nuove proteine, nuovo modulo genetico e nuovi geni. Ha anche confermato la capacità delle duplicazioni genetiche di generare novità evolutive. 

Ha Lenski visto nel suo laboratorio un passo macro-evolutivo? Siamo d'avanti ad una nuova specie di E.colli? La risposta dovrebbe arrivare a breve.

Una delle critiche fatte, da pagliacci vari, riguarda il fatto che la duplicazione genetica non avvine in forme di vita come i mammiferi ma per motivi che solo loro sanno rimane perforza circoscitto a batteri.
Ovviamente questo non è vero: il seguente è uno dei tanti studi che ha evidenziato l'importanza della duplicazione genetica nei topi e negli umani:

The mouse olfactory receptor gene family

"The clustering of related OR genes emphasizes the importance of local gene duplication and divergence in the evolution of the OR family."

Notizie dal ESA

Alpioniscus species

Non succede tutti i giorni che gli astronauti possano vantarsi di tornare sulla Terrra con una nuova specie di vita. Ma quando gli astronauti impegnati nel corso di addestramento in grotta, il progetto ESA CAVES, sono tornati in superficie, portavano con loro uno speciale tipo di onisco, o porcellino di terra.

La notizia viene riportata dal sito della ESA qui

E rilevante al nostro argomento perche come viene riportato nella ricerca:
"Questo cambia il nostro punto di vista sui processi di evoluzione in relazione agli isopodi terrestri che vivono in un ambiente acquatico."
"Questa scoperta conferma anche la teoria che l'evoluzione non è un processo a senso unico ma che le specie possono evolvere ad una forma di vita in habitat precedentemente dimenticati."

Previsioni della teoria dell'evoluzione confermate: chromosoma 2

La cosa fondamentale in qualsiasi teoria scientifica è che abbia la capacità di formulare delle ipotesi logiche testabili. La TdE non è diversa in questo aspetto.

Ora facciamo un ipotesi in linea con la teoria: Se la discendenza comune è un fatto dovremo trovare prove biologiche che accomunano l'uomo con i primati tipo scimpanzé, gorilla e bonobo. Sappiamo che i primati hanno 48 (24 da ciascuno dei genitori) cromosomi mentre noi umani ne abbiamo 46 (23 da ciascuno dei genitori). Quindi lungo la strada noi umani abbiamo perso un cromosoma, o i primati hanno ne hanno "guadagnato" uno. Ma entrambe queste soluzioni sono abbastanza estreme. La perdita di un cromosoma intero sarebbe letale, e per contro lo sviluppo dal nulla di un cromosoma nuovo risulta alquanto fantascientifico. Una terza possibilità e che il cromosoma si sia fuso da 2 in uno unico negli umani. Questa terza via è testabile possiamo direttamente andare a vedere.

Ritorniamo prima al "claim" (la previsione): Se la discendenza comune è un fatto dovremo trovare al interno del genoma umano le prove di questa fusione, se non ne troviamo traccia l'ipotesi è rifiutata se la troviamo l'ipotesi e confermata.

Bene questa fusione e stata confermata! Dalla seguente ricerca:

Genomic Structure and Evolution of the Ancestral Chromosome Fusion Site in 2q13–2q14.1 and Paralogous Regions on Other Human Chromosomes

"This observation indicated that the two ancestral chromosomes had joined end-to-end within the terminal telomeric repeats, with subsequent inactivation of one of the two centromeres."

Un ulteriore ricerche conferma:  Origin of human chromosome 2: an ancestral telomere-telomere fusion

"The data we present here demonstrate that a telomere-to-telomere fusion of ancestral chromosomes occurred, leaving a pathognomonic relic at band 2q13. This fusion accounts for the reduction of 24 pairs
of chromosomes in the great apes (chimpanzee, orangutan, and gorilla) to 23 in modern human and must, therefore, have been a relatively recent event."

Vengono precisamente indicati i due cromosomi provenienti dal scimpanzé che erano denominati cromosoma 12 e 13 (2p e 2 q) questi due infatti corrispondono alla perfezione al cromosoma 2 negli umani quando fusi.

Infine questa ultima ricerca mette insieme i risultati di diverse ricerche e prove simili fatte che comprovano la discendenza comune

Initial sequence of the chimpanzee genome and comparison with the human genome

"More than a century ago Darwin and Huxley posited that humans share recent common ancestors with the African great apes. Modern molecular studies have spectacularly confirmed this prediction and have refined the relationships, showing that the common chimpanzee (Pan troglodytes) and bonobo (Pan paniscus or pygmy chimpanzee) are our closest living evolutionary relatives."

L'ipotesi di discendenza comune viene definitivamente confermata dai fatti e documentata in svariate ricerche.