Numeración digital y desarrollo de las extremidades

• Problemas Alegados de Sarfati para la Evolución
• Orden de los Dedos
• Desarrollo de los Dedos

Los supuestos problemas de Sarfati para la evolución

Answers in Genesis ha puesto a la biología evolutiva en aprietos ahora. En un artículo de 2002, Los huevos de avestruz rompen la teoría de dinosaurio-a-pájaro, explican que el desarrollo muestra que la evolución está completamente equivocada, ya que las vías de desarrollo en diferentes animales son completamente diferentes, y no pueden ser el resultado de transformaciones graduales.

La primera pieza de evidencia contra la evolución es el antiguo problema de los dígitos aviares. Los pájaros no podrían haber evolucionado de los dinosaurios, porque ¡tienen el orden de los dedos incorrecto!

La investigación demostró concluyentemente que solo los dedos dos, tres y cuatro (correspondientes a nuestro dedo índice, medio y anular) se desarrollan en las aves. Esto contrasta con las manos de los dinosaurios que se desarrollaron a partir de los dedos uno, dos y tres. Feduccia señaló:

‘Esto crea un nuevo problema para aquellos que insisten en que los dinosaurios fueron ancestros de las aves modernas. ¿Cómo puede una mano de ave, por ejemplo, con los dedos dos, tres y cuatro evolucionar a partir de una mano de dinosaurio que solo tiene los dedos uno, dos y tres? Eso sería casi imposible.’

El segundo problema es que las ranas y las personas desarrollan las manos de maneras completamente diferentes, maneras que son aún más diferentes que el orden de los dígitos.

Este no es el único ejemplo donde estructuras superficialmente homólogas se desarrollan de maneras totalmente diferentes. Una de las pruebas de evolución más comúnmente argumentadas es el patrón de la extremidad pentadáctila, es decir, las extremidades de cinco dedos encontradas en anfibios, reptiles, aves y mamíferos. Sin embargo, se desarrollan de una manera completamente diferente en los anfibios y en los otros grupos. Para ilustrar, el embrión humano desarrolla un engrosamiento en la punta de la extremidad llamado AER (cresta ectodérmica apical), luego la muerte celular programada (apoptosis) divide el AER en cinco regiones que luego se desarrollan en dígitos (dedos y garras). Por el contrario, en las ranas, los dígitos crecen hacia afuera de los brotes a medida que las células se dividen (ver diagrama, derecha).

Estos parecen ser problemas intratables, pero existe una solución. A mi juicio, Jonathan Sarfati está simplemente confundido sin remedio sobre el primer problema (no puedo realmente culparlo, aunque es un tema complicado que ha sido objeto de debates científicos durante dos siglos), y está simplemente totalmente equivocado sobre el segundo (y por ese sí lo culpo. Tsk, tsk.)

Orden de los dedos

Entonces, primero, abordemos el problema espinoso de la identidad digital en la evolución. Extienda su mano derecha frente a usted, palma hacia abajo. Su pulgar debe sobresalir hacia la izquierda, y por convención, eso es el Dígito I. Contando de izquierda a derecha, su dedo índice es el Dígito II, el dedo medio es el Dígito III, el dedo anular es el Dígito IV, y su meñique es el Dígito V. Tenemos la mano pentadáctila primitiva (de cinco dedos), por lo que determinar quién es quién es bastante fácil. Las dificultades surgen en especies que han reducido el número de sus dedos; cuando extienden su mano de tres dedos, tenemos que determinar qué dedos faltan antes de asignar números a los dedos restantes.

Una forma es observar la anatomía adulta. Al mirar tu mano, probablemente notarás que tu pulgar es cuantitativamente diferente de los otros dedos: solo tiene dos articulaciones, en lugar de tres. Esto es común, ya que el Dígito I tiene menos falanges, o segmentos, que los demás, y este es el tipo de propiedad que permite a los anatomistas determinar si el Dígito I está presente o no. A la derecha, por ejemplo, se muestra la mano derecha del raptor Deinonychus con su numeración de dígitos, desde DI a DII a DIII, una asignación que se realizó en base a la anatomía. Puedes ver que el 'pulgar', DI, tiene menos falanges que los demás.

Puede intentar hacer lo mismo con los dedos de las aves, pero es más difícil. Los dedos aviares están reducidos y fusionados en esa estructura puntiaguda que se encuentra al final de una ala de pollo, y se necesita un experto para determinar qué huesos se han mezclado allí. Los anatomistas lo intentaron, aunque, e inicialmente y hace mucho tiempo (Meckel llegó a esta conclusión en 1825), decidieron que los huesos estaban numerados DI, DII y DIII, exactamente como los que vemos en los dinosaurios de tres dedos… así que, ¿no hay dilema, verdad?

Incorrect. Existe otra forma de examinar la identidad de estos huesos, y es observar cómo se desarrollan. Lo que hacen algunas aves es comenzar a formar cinco dedos: desarrollan cuatro o cinco pequeños nódulos de cartílago, llamados condensaciones, y luego detienen el desarrollo de algunas de ellas. Lo que notó un antiguo anatomista (Owen, en 1836) fue que una de las condensaciones que se descartó fue la primera, lo que significa que los dígitos de las aves se derivan realmente de la Condensación II, la Condensación III y la Condensación IV. Los datos son aún más sólidos en esta era de marcadores moleculares: los dígitos de las aves surgen embrionariamente a partir de la segunda, tercera y cuarta condensaciones cartilaginosas.

Ahora esto es una complicación para la evolución. Tenemos dinosaurios de tres dedos y aves de tres dedos, pero parece que no son los mismos dedos. Los ancestros de las aves habrían tenido que resucitar su Digit IV descartado, luego eliminar el Digit I, todo antes de fusionar el conjunto entero en un hueso gemisch de todos modos. No es nada parsimonioso. (Por supuesto, es aún menos parsimonioso tirar por la borda más de un siglo de datos que apoyan la evolución, como Jonathan Sarfati nos gustaría que hiciéramos.)

Hay otra, mejor explicación que Wagner y Gauthier han hecho que aclara todo para mí, al menos.

Observe que los anatomistas inicialmente asignaron los números de dígitos I, II y III a las extremidades de las aves basándose en su forma, pero más tarde tuvieron que revisar eso a II, III y IV basándose en la embriología. Los dígitos de los dinosaurios se asignan los números I, II y III basándose en su forma adulta (que es admitidamente mucho menos ambigua que los dígitos adultos de las aves)… pero ¿qué hay de su embriología? Si tuviéramos acceso a información sobre la expresión de marcadores moleculares y condensaciones tempranas en la extremidad del dinosaurio, ¿tendríamos que revisar sus números de dígitos?

No tenemos manos fetales de dinosaurio para experimentar, pero nuestro creciente conocimiento sobre cómo se desarrollan las extremidades sugiere que eso podría ser exactamente así. Este diagrama ilustra la secuencia de desarrollo en la mano de un caimán (a) y un avestruz (b).

Lo que estás viendo es el patrón de las primeras condensaciones en la extremidad. Nosotros, los tetrápodos, tenemos un patrón estándar: la primera falange en desarrollarse como una extensión de la extremidad es la Condensación IV, tu dedo anular, formando lo que se llama el eje metapterigial. A continuación, el dedo meñique (CV) se forma como un pequeño añadido posterior a lo largo de un lado del eje metapterigial, y un nuevo eje de condensación se engancha sobre la palma, con el dedo medio (CIII) formando a continuación, luego el dedo índice (CII), y finalmente el pulgar (CI). Desde un punto de vista del desarrollo, las falanges más fáciles de perder son ese extraño y pequeño CV, y el pulgar, CI. CI es la última en formarse, por lo que puedes detener su formación cambiando el tiempo del desarrollo en un proceso llamado heterocronía, y simplemente deteniendo el desarrollo de ese eje que se engancha sobre la palma temprano. Puedes ver eso en el avestruz, que simplemente deja de formar dedos después del CII, por lo que el CI no se forma. La falange más difícil de perder es la CIV, porque es como el eje central del proceso: todas las demás falanges siguen a la IV, por lo que sería difícil suprimir la IV sin perder todas las demás falanges. (¿Quién habría pensado que el dedo anular era tan central e importante para el desarrollo de la mano?)

La numeración del miembro de los dinosaurios es un problema entonces… sugiere que no tienen un Dígito IV, lo cual parece algo complicado e improbable de hacer. Pero sí tienen un 'pulgar', o Dígito I. ¿Cómo resolvemos esta aparente contradicción?

La respuesta es que hay dos procesos de desarrollo ocurriendo. El primero es la formación de las condensaciones, CI a CV. Este proceso divide la región terminal en un número apropiado de fragmentos, pero no especifica realmente la identidad de los dígitos. El segundo proceso toma cada uno de esos fragmentos y les asigna una identidad de dígito, y este proceso es en cierto grado independiente del primero y utiliza un conjunto diferente de señales. Wolpert et al. han notado esto en embriones modernos:

Por ejemplo, la identidad de los dígitos se especifica en una etapa sorprendentemente tardía del desarrollo de las extremidades, y la identidad permanece labil incluso cuando los primordios de los dígitos se han formado. Ahora parece que la identidad de los dígitos se especifica por el mesénquima interdigital y requiere señalización de BMP. También hay evidencia de que mecanismos distintos a un morfógeno difusible operan para establecer el patrón inicial de cartílago, que luego se modifica por una señal de la región polarizadora…

Lo que Wagner y Gauthier proponen es que los dinosaurios de tres dedos lograron esa reducción descartando los dos dedos más fáciles de perder, CI y CV, de modo que, si los enumeráramos según los mismos criterios que utilizamos en las aves modernas, poseerían las condensaciones II, III y IV. Lo que también ocurrió, sin embargo, fue que hubo un desplazamiento de marco en el mecanismo que asigna la identidad de los dedos, por lo que CII se desarrolla como DI, CIII como DII y CIV como DIII.

El cambio de marco no es solo una idea sacada de la nada, un gesto fácil para hacer desaparecer un problema. Tenemos un ejemplo de un animal que reduce sus dedos a dos, un ave no voladora, el kiwi.

Un cambio similar en la identidad de los dígitos con pérdida de condensación es evidente en la mano de la ala vestigial del Kiwi. Los Kiwis tienen solo dos dedos, y, en ausencia (o casi ausencia) del dígito DI (CII), el dígito DII (CIII) a veces puede mostrar el número y la forma de falanges naturales para el dígito DI en lugar del dígito DII o una combinación de atributos de ambos dedos. Igualmente revelador es que, en los Kiwis, la tercera condensación (CIII) nunca da origen a un tercer dígito (DIII). La variación natural de este tipo demuestra sin ambigüedad que no existe una relación uno a uno entre la identidad del dígito (D) y la identidad de la condensación (C).

El momento de este cambio puede mapearse sobre la filogenia de los saurios, y todo tiene sentido y es consistente. Y no implica tomar en serio la ridícula secuencia del relato bíblico, que presenta a las aves apareciendo antes que todos los animales terrestres.

Desarrollo de los Dedos

¿Qué hay de la segunda línea de evidencia de Sarfati contra la evolución, que afirma que las ranas y los humanos utilizan mecanismos completamente diferentes para construir sus extremidades?

Respuesta simple: todo es falacia. Es una negación descarada de información básica que encontrarás en cualquier libro de texto de biología del desarrollo.

Ahora tenemos una buena comprensión del esquema del desarrollo de las extremidades en múltiples linajes de tetrápodos, y todos utilizan las mismas herramientas. Contrario a la implicación de Sarfati, todos poseen crestas ectodérmicas apicales (con algunas excepciones raras en unas pocas ranas altamente derivadas de desarrollo directo) y zonas de actividad polarizadora; todos utilizan el mismo conjunto de moléculas, incluyendo FGF-4 y FGF-8, los mismos genes Hox y ácido retinoico y BMPs. Si hay algo que sabemos con certeza, es que el desarrollo de las extremidades está admirablemente conservado.

Es cierto que las ranas tienen menos apoptosis entre sus dedos que nosotros, pero eso se debe a que tienen patas palmeadas. Suprimir la apoptosis en otros vertebrados produce el mismo fenómeno, la retención de membranas entre los dedos. Existe una razón funcional simple por la que difieren en este aspecto, y aprovecha una propiedad común del desarrollo de las extremidades en todos los tetrápodos.

Puedo simpatizar con Sarfati al tener dificultades para ordenar la numeración de los dígitos; es sutil y astuto y ha confundido a personas más inteligentes que cualquiera de nosotros. Pero el rechazo de los no informados de algunos de los ejemplos más directos y claros de mecanismos comunes en el desarrollo, algo que puedes encontrar descrito en los libros de texto de biología más introductorios... eso es difícil de perdonar.