Capítulo: Siglo XX
Año 1968: Kimura Propone la Teoría Neutralista de la Evolución Molecular
Fuente Primaria Clave:
Kimura, M. (1968). Evolutionary Rate at the Molecular Level. Nature, 217(5129): 624–626.
- Texto completo original (PDF libre).
- Solo 3 páginas que redefinieron la genética evolutiva.
1. Contexto: El Paradigma Seleccionista (1950-1967)
- Síntesis Moderna (Dobzhansky, Simpson): Creía que toda variación molecular era adaptativa y mantenida por selección natural.
- “Dogma de la Hemoglobina”: Zuckerkandl y Pauling (1962) propusieron el reloj molecular, pero asumieron que sustituciones eran selectivas.
- Paradoja: Estudios en proteínas mostraban:
- Tasas de sustitución sorprendentemente constantes entre linajes (ej: 1 sustitución/10⁹ años en hemoglobina mamíferos).
- Alta variación genética en poblaciones naturales (Lewontin y Hubby, 1966).
- ¿Cómo mantenía la selección tanta variación “inútil”?
2. El Argumento de Kimura: Matemáticas vs. Adaptacionismo
Ecuación Clave:
Tasa de sustitución (k) = Tasa de mutación neutra (μ₀)
- Premisas:
- La mayoría de mutaciones a nivel molecular son neutras (no afectan fitness).
- Su frecuencia en poblaciones fluctúa por deriva genética aleatoria.
- La tasa fija de evolución molecular refleja la tasa de mutación neutra, no la presión selectiva.
- Evidencia Inicial:
- Tasas de sustitución en citocromo c, hemoglobina y fibrinopéptidos eran similares en linajes divergentes (ballenas vs. humanos).
- Fibrinopéptidos (proteína no funcional) evolucionaba 10× más rápido que citocromo c (funcional) → ¡la función restringe cambios, no la selección positiva!
3. Críticas Feroces de los Seleccionistas (1968-1975):
| Figura | Crítica | Contraataque de Kimura |
| Theodosius Dobzhansky | “¡La deriva es ruido! La selección explica adaptaciones complejas” (Science, 1970). | “Hablo de moléculas, no de fenotipos: un cambio en la 3ª base de un codón suele ser silencioso” (Kimura, 1979). |
| John Maynard Smith | “Si hay tanta variación neutra, ¿por qué no colapsa la eficacia biológica?” (Nature, 1968). | “Las mutaciones neutras no son deletéreas; simplemente no afectan” (Kimura, 1971). |
| Richard Lewontin | “La teoría no explica polimorfismos” (Annual Review of Ecology, 1974). | Kimura & Ohta (1971): Modelo matemático: polimorfismos neutros persisten por equilibrio mutación-deriva. |
4. Evidencia Clave que Apoyó a Kimura (1970-2000):
| Descubrimiento | Año | Significado |
| Sustituciones silenciosas | 1977 | Cambios en la 3ª base del codón no alteran aminoácidos → neutras. |
| ADN no codificante | 1980s | Intrones, pseudogenes evolucionan rápido → no sujetos a selección. |
| Tasa mutación ≈ tasa sustitución | 1993 | Secuenciación masiva confirmó que *k* ≈ μ en regiones neutras (Mouse Genome Project). |
| Filogenias moleculares | 2000s | Genes de ARNr muestran reloj molecular perfecto en bacterias ↔ fósiles. |
5. La Síntesis Extendida: Neutralismo vs. Casi-Neutralismo
- Kimura (neutralismo estricto): ” >90% de sustituciones son neutras” (1983).
- Tomoko Ohta (teoría casi-neutral): “Muchas mutaciones son ligeramente deletéreas; la deriva fija las en poblaciones pequeñas” (Nature, 1973).
- Vigencia actual:
- Consenso: 70-90% de sustituciones en mamíferos son neutras o casi-neutras.
- Excepciones: Genes bajo selección positiva (ej: sistema inmune, pigmentación) muestran *k* > μ.
6. Impacto en Biología Evolutiva:
- Reinterpretó el “reloj molecular”: No calibrado por selección, sino por tasa de mutación.
- Fundó la genómica comparada: BLAST, alineamientos usan modelos neutros como línea base.
- Explicó paradojas:
- “Coste de Haldane”: La selección no puede purgar mutaciones deletéreas rápido → ¡pero la deriva sí fija neutras!
- Diversidad en islas: Deriva explica pérdida de alelos en cuellos de botella.
Fuentes Primarias y Secundarias Esenciales:
- Artículo Fundacional: Kimura, M. (1968). Evolutionary Rate at the Molecular Level. Nature, 217: 624–626.
- Libro de Kimura (1983): The Neutral Theory of Molecular Evolution. Cambridge Univ. Press.
- Crítica Seleccionista: King, J. L. & Jukes, T. H. (1969). Non-Darwinian Evolution. Science, 164: 788–798.
- Análisis Moderno: Lynch, M. (2007). The Origins of Genome Architecture. Sinauer.
Resumen Visual: El Cambio de Paradigma
| Parámetro | Teoría Seleccionista (Pre-1968) | Teoría Neutralista (Kimura, 1968) | Evidencia Actual |
| % Mutaciones | Mayoría selectivas | Mayoría neutras | 90% del genoma humano no funcional |
| Mecanismo Dominante | Selección natural | Deriva genética | Filogenias moleculares, ENCODE |
| Tasa Evolutiva (k) | Variable (depende de selección) | Constante ≈ tasa mutación (μ) | Reloj molecular en ADN basura |
| Polimorfismos | Mantenidos por selección balanceadora | Equilibrio mutación-deriva | GWAS: mayoría de SNPs sin efecto fenotípico |