La ciencia ha logrado enormes avances y logros en genética desde principios del siglo XXI. Los científicos han secuenciado y mapeado los genomas completos de más de 2800 organismos / especies, incluido el humano, y el conteo está en marcha. [1]

La teoría de la macroevolución de la evolución nos dice que los humanos, así como otras formas de vida multicelulares, han evolucionado a partir de organismos unicelulares primitivos que caen bajo el reino de los procariotas o incluso más primitivos. [2] Los procariotas son organismos unicelulares que no tienen un núcleo verdadero, ya que su genoma no está contenido dentro de una membrana ni es distinto del resto de la célula. Son las formas de vida más antiguas y primitivas que se encuentran en la tierra. [3] ¿Existe la posibilidad de que esta evolución haya tenido lugar de una simple célula única a un ser humano durante la era del universo?

El genoma humano [4] contiene aproximadamente 3 mil millones de pares de bases de nucleótidos químicos (A, C, T y G). [5] Aproximadamente 34 millones de bases de nucleótidos del genoma humano codifican la producción de proteínas que son vitales para todos los procesos vivos. [6] Estos 34 millones de nucleótidos se denominan genes. Las proteínas están hechas de aminoácidos. Cada aminoácido está codificado por un codón, y cada codón está compuesto por 3 nucleótidos.

Puede pensar en los nucleótidos como alfabetos de 4 letras y los codones como palabras de 3 letras.

La secuencia de estos nucleótidos dentro de los genes es lo que define las características y funciones de un organismo vivo y su naturaleza; será una bacteria, una planta, una mosca, un pez o un ser humano. La secuencia de esta codificación en los genes humanos, así como en otros organismos, es tan sofisticada, precisa y bien organizada que es comparable a la secuencia de alfabetos en un poema de Shakespeare, una novela, una tesis, un programa de computadora o un libro. enciclopedia de 2 millones de palabras (o 2 volúmenes).

Según la macroevolución, esta secuencia precisa, la codificación, ha surgido por mutaciones aleatorias [7] y selección natural.

Máximas mutaciones posibles durante la era del universo

Intentaremos averiguar aquí el número máximo de mutaciones que pueden ocurrir durante la era del universo basándonos en supuestos que favorecen la evolución.

El número máximo de mutaciones que puede sufrir un genoma humano durante su curso de evolución de una sola célula a un ser humano es de 3 mil millones de mutaciones por generación, ya que ese es el tamaño más grande que ha alcanzado el genoma de los mamíferos. Esta es una suposición extrema a favor de la evolución. En realidad, la tasa de mutación varía aproximadamente entre 0,003 y 350 mutaciones por genoma por generación. [8]

El tiempo de generación más corto informado hasta la fecha es la generación de Pseudomonas natriegens, una bacteria marina con un tiempo de generación de 9,8 minutos. [9] Sin embargo, yendo una vez más al máximo a favor de la evolución, podemos suponer que estamos recibiendo una nueva generación cada segundo. Así, durante la edad del universo, [10] que es de unos 15 mil millones de años, [11] el número máximo de generaciones que se puede alcanzar es:

Edad del universo en años × Días por año × Segundos por día

15 mil millones × 365 × 86400 lo

que equivale a menos de 1018 generaciones (1 con 18 ceros después).

La última información necesaria para calcular el número máximo de posibles mutaciones es la población de estos organismos unicelulares. Para eso asumiremos un número muy grande que no deja lugar para más; el número de átomos en el universo observable que es aproximadamente 1082. [12]

Así, en base a resultados previos y suposiciones generosas, el número máximo de mutaciones que pueden ocurrir en todo el universo y durante su edad es:

Mutaciones por generación × Generaciones durante la era del universo × Población

3 mil millones × 1018 × 1082 lo

que equivale a menos de 10110 mutaciones (1 con 110 ceros después).

Número de mutaciones aleatorias necesarias para la evolución en un ser humano

Los genes del genoma humano constan de aproximadamente 34 millones de nucleótidos. [13]

El genoma más grande de los organismos unicelulares simples, los procariotas, tiene aproximadamente 13 millones de nucleótidos. [14]

Por tanto, existe una diferencia de al menos 21 millones de nucleótidos entre los organismos procariotas y los seres humanos. Y para que una sola célula evolucione a un ser humano, el proceso evolutivo necesita mutar, lo que puede incluir la inserción, al menos 21 millones de nucleótidos con la base de nucleótidos correcta y en la secuencia correcta.

En los genes, cada aminoácido, el bloque de construcción de las proteínas que son vitales para todos los procesos vivos, está codificado por 3 nucleótidos, lo que se denomina codón. 21 millones de nucleótidos significa 7 millones de codones.

Las mutaciones aleatorias tienen uno de estos tres efectos: neutral, perjudicial (dañino) o beneficioso. Solo las mutaciones beneficiosas pueden contribuir al proceso evolutivo.

En los organismos vivos, hay 20 aminoácidos diferentes y un código de parada, [15] por lo tanto, el total es 21. [16] Cualquier mutación conducirá a uno de estos 20 aminoácidos o al código de parada. [17]

Por lo tanto, cada mutación que cae dentro de los genes, la región codificante del genoma, [18] tiene una probabilidad de aproximadamente 1/21 de no alterar el aminoácido (es decir, codificar el mismo aminoácido) y, por lo tanto, ser una mutación neutra, y una probabilidad de aproximadamente 20/21 de alterar el aminoácido. [19] El 70% de estas mutaciones 20/21 son mutaciones nocivas (perjudiciales). [20] Sin embargo, por el bien de la evolución, asumiremos que todas las mutaciones que alteran los aminoácidos son mutaciones beneficiosas. Por lo tanto, cada mutación tiene una probabilidad de aproximadamente 20/21 de ser beneficiosa. [21]

Por lo tanto, la probabilidad de que 7 millones de codones muten aleatoriamente con mutaciones beneficiosas es:

Probabilidad de mutación por ser beneficiosa para la potencia de Número de codones

20/21 a la potencia de 7 millones, lo

que equivale de 1 a más de 10100.000 (1 con 100.000 ceros después).

¿Podría la selección natural haber aumentado las posibilidades de mutaciones en nuestro escenario? Nunca, ya que lo que hace básicamente la selección natural es mantener linajes con mutaciones benéficas o neutrales y eliminar linajes con mutaciones dañinas. La selección natural no evita que las mutaciones beneficiosas vuelvan a mutar. Además, en nuestro escenario, ya hemos asumido que todas las mutaciones son neutrales o beneficiosas, y hemos descartado mutaciones dañinas. Por lo tanto, la selección natural no puede hacerlo mejor en este escenario.

Conclusión

Por lo tanto, necesitamos más de 10100,000 (1 con 100,000 ceros después) que ocurran mutaciones aleatorias para que un organismo simple y unicelular pueda evolucionar a un ser humano, mientras que solo podemos obtener menos de 10110 (1 con 110 ceros después de él) mutaciones durante la era del universo, incluso cuando el universo entero es una etapa de este proceso evolutivo.

Todos estos cálculos se basaron en genes humanos –que constituyen menos del 2% del genoma– sin tener en cuenta la región basura que consume aproximadamente el 98% del genoma humano, que resultó no ser más basura. El Consorcio del Proyecto ENCODE pudo asignar funciones bioquímicas al 80% del genoma humano y encontró que aproximadamente el 20% regula los genes. Los resultados del proyecto ENCODE de cinco años se publicaron en 2012 en las revistas Nature, Science, Genome Biology y Genome Research. [23] Los 442 investigadores del consorcio ENCODE, ubicados en 32 institutos de todo el mundo, utilizaron 300 años de tiempo en computadoras y cinco años en el laboratorio para obtener sus resultados.

Espero que este estudio sea beneficioso para arrojar algo de luz sobre este tema crucial.