David Penny

Edward David Penny (28 de septiembre de 1938 - 20 de mayo de 2024) ^[3] fue un biólogo teórico y evolutivo de Nueva Zelanda . Investigó la naturaleza de las transformaciones evolutivas y publicó ampliamente en los campos del árbol filogenético , la genética y la biología evolutiva . Las contribuciones de Penny a la ciencia han sido reconocidas con varios premios y honores, y la aceptación en la Academia Nacional de Ciencias .

Nacido en Taumarunui , Penny se educó en New Plymouth Boys' High School , antes de obtener títulos universitarios en botánica y química en la Universidad de Canterbury . Completó su doctorado en botánica en la Universidad de Yale en 1965 y más tarde trabajó como investigador postdoctoral en la Universidad McMaster . ^[4] Regresó a Nueva Zelanda en 1966 y se unió al personal de la Universidad Massey , dentro del Departamento de Biología Vegetal, Facultad de Ciencias Biológicas, Instituto de Biociencias Moleculares e Instituto de Ciencias Fundamentales y en 2005 Penny fue nombrado profesor distinguido. ^[4] De 2002 a 2010, Penny codirigió el Centro Allan Wilson , uno de los Centros de Excelencia en Investigación originales de Nueva Zelanda , alojado en la Universidad Massey. Hasta su cierre en 2015, el centro se centró en la investigación de la evolución y la ecología de la vida vegetal y animal de Nueva Zelanda y el Pacífico. Al jubilarse en 2017, Penny recibió el título de profesor emérito de la Universidad Massey. ^[4]

La investigación de Penny se ha centrado en la biología teórica, la evolución molecular , la evolución humana y la historia de la ciencia. ^[4]

En la década de 1970, Penny estudió cómo se podía utilizar la información genética sobre todas las formas de vida para investigar cuestiones como el origen de la vida, la ocurrencia de la evolución y la relación entre especies y comunidades. Ayudó a desarrollar "técnicas matemáticas y programas informáticos para analizar secuencias de ADN y construir árboles evolutivos... [desarrollando]... nuevos conocimientos que apoyan la idea de que los humanos evolucionaron en África y luego migraron desde ella y que las primeras formas de vida se basaban en la molécula más simple de ARN en lugar de ADN". ^{[5] [6]} En 1998 fue coautor de un artículo que proporcionaba pruebas convincentes basadas en ADN de que la migración maorí a Nueva Zelanda incluyó entre 50 y 100 mujeres, un hallazgo que los autores señalaron como "totalmente coherente con la historia oral maorí , así como con los resultados de recientes viajes en canoa que recrean los primeros viajes transoceánicos". ^[7]

Se ha dicho que el artículo Construcción de árboles filogenéticos (1967) ^[8] fue lo que hizo que Penny se interesara por rastrear el proceso de la evolución. ^[9] Uno de los autores de ese artículo, Walter Fitch, reflexionó en 1988 que la inspiración para su investigación de 1967 fue desarrollar un programa informático que descifrara el código genético y desarrollara un "registro paleontológico molecular en proteínas y ácidos nucleicos". ^[10] Las primeras investigaciones de Penny desafiaron las teorías de la evolución de la época. En su intento de aclarar una base sólida de clasificación, en 1982 entró en la controversia sobre si las relaciones entre organismos debían expresarse en "términos evolutivos o en grupos basados ​​en la similitud general", y concluyó que mantener los datos originales respaldaba una clasificación sólida. ^[11]

Penny participó en equipos de investigación que exploraron métodos de construcción de árboles. En 1985, colaboró ​​en un trabajo que evaluaba la fiabilidad de estos métodos, y el artículo de investigación concluyó que era necesario un equilibrio entre el enfoque tradicional de " ponderar los caracteres " y un enfoque basado en ordenadores que utilizara el creciente conocimiento de la taxonomía numérica . ^[12] Otro artículo de 1992, si bien señalaba que a veces los métodos convencionales eran fiables, también presentó un nuevo enfoque. Este se conocía como LogDet y, según los autores del artículo, "[permitía] que los métodos de selección de árboles recuperaran de forma constante el árbol correcto cuando las secuencias evolucionan bajo modelos asimétricos simples... producen secuencias de diferentes composiciones de nucleótidos... y son más realistas que la mayoría de los modelos estándar". ^[13] En 1993, fue coautor de un artículo de investigación que defendía que se estaban logrando avances con los métodos para árboles evolutivos. En el resumen, los autores explicaron las señales de las macromoléculas a partir de una historia común y aclararon que la intención de la investigación era analizar métodos que fueran "eficientes (rápidos), consistentes, potentes, robustos y refutables" para inferir árboles evolutivos a partir de estos patrones o señales. El artículo concluyó que la mayoría de los métodos de inferencia de árboles necesitaban correcciones, pero "el reconocimiento de que los métodos pueden ser eficientes y consistentes [también fue] útil". ^[14]

Un artículo coescrito por Penny en 2006, ^[15] desafió la visión predominante en ese momento de que los eucariotas habían evolucionado por fusión de genomas entre arqueas y bacterias, sugiriendo que "era más probable que se hubieran reducido por pérdida de secuencia y simplificación celular después de la posible aparición de un eucariota depredador". ^{[16] : p.12} Esta investigación fue significativa porque sugirió que las células eucariotas y procariotas modernas habían seguido durante mucho tiempo trayectorias evolutivas separadas, lo que confirma "que la evolución no procede monótonamente de lo más simple a lo más complejo". ^[15] Penny dijo a NBC News que los resultados pueden haber sido sorprendentes para algunos, pero enfatizó que había poca evidencia de que la teoría de la fusión explicara "las características genéticas y celulares especiales de los eucariotas". Sugirió que era un ejemplo de evolución "hacia atrás, hacia los lados y ocasionalmente hacia adelante". ^[17] Un grupo de científicos internacionales cuestionó los hallazgos del artículo de 2006. Afirmaron que los escritores habían "emitido opiniones sesgadas" que presentaban "una visión de la evolución temprana basada en los intrones (y en los eucariotas ) que era la corriente en 1980 y que los criterios científicos convencionales demostraron que era insostenible hace más de una década". ^{[18] : pp.542-543} En la misma revista, Penny et al. respondieron que la nueva información procedente de la genómica celular y molecular proporcionaba información no disponible anteriormente sobre los orígenes de los eucariotas. Coincidieron en que "todavía era prematuro decidir entre los intrones primero, temprano o tardío... no obstante, nuestra conclusión principal es que hay un buen progreso en la comprensión de la complejidad de la célula eucariota ancestral". ^{[18] : p.543}

Penny también formó parte de un equipo de investigación que exploró las teorías sobre los orígenes de los eucariotas y notó que algunas de ellas ignoraban la historia de vida y los principios ecológicos , y era necesario desafiar las predicciones de que hubo un largo período en la vida temprana sin depredadores . Los autores concluyeron que sus resultados eran "coherentes con la expectativa de que la capacidad de obtener energía mediante la absorción de otras unicelulares evolucionó temprano durante la evolución... por lo tanto, desde los primeros principios, es poco probable que haya habido un período prolongado (1-3 mil millones de años) en el que no haya depredadores que vivieran mediante la absorción de células más pequeñas". Esto tuvo implicaciones al considerar el momento más probable en el que surgieron los eucariotas, y desafió la opinión de que estas células surgieron en algún momento entre 9,85 y 2,75 mil millones de años atrás. Desde el punto de partida de que los depredadores fagocíticos eran casi exclusivamente eucariotas, el artículo sostuvo que estos existieron antes en la evolución. ^[19]

Después de trabajar como miembro de un equipo de investigación sobre la evolución de las aves en 2008, Penny fue coautora del artículo del trabajo que confirmó que había problemas en esta área para los biólogos evolutivos. Los autores dijeron que se debía en parte a que los científicos estaban siendo engañados por "la convergencia de la morfología... [y]... problemas y filogenias basadas en secuencias cortas de ADN". El artículo intentó además resolver cuestiones relacionadas con "las relaciones entre clados y el momento de la evolución de las aves", y basándose en los datos filogenéticos, concluyó que "siete especies de Metave no comparten una historia evolutiva común dentro de los Neoaves ". ^[20] La resolución de controversias en torno a la comprensión de la relación evolutiva entre las aves modernas debido a esta politomía en la base de los Neonaves, es el foco de una investigación posterior en la que participó Penny. Los nuevos desarrollos sugeridos en este artículo incluyeron la reducción del nivel de ruido y un uso más preciso de fórmulas para encontrar agrupaciones predefinidas en el árbol óptimo. Significativamente, la investigación informó la existencia de nueve nuevos genomas mitocondriales [que] "apoyan una diversificación importante de al menos 12 linajes neoavianos en el Cretácico Tardío ". ^[21] Penny también ha estado involucrada en la investigación de 2010 que sugirió que algunas ratites anidaron y, por lo tanto, habían volado previamente. ^[22] Un ejemplo, el moa extinto , estrechamente relacionado con la raza de aves tinamú de América del Sur, según Penny puede haber volado o "fue arrastrado por el viento, a Nueva Zelanda a través de la Antártida antes de congelarse". ^[23]

Un artículo coescrito por Penny en 1995, señaló que se necesitaban más datos genómicos para "establecer y aclarar las relaciones evolutivas... para estimar con precisión los árboles filogenéticos... [para]... el origen de las plantas terrestres como un prerrequisito para comprender la transición del hábitat acuático al terrestre de las plantas". ^{[24] : p.137} El artículo desafió la visión de que la variabilidad entre árboles genéticos de diferentes genes nucleares podría llevar a una conclusión de un árbol "supergénico", y sugirió que se necesitaban incorporar altos niveles de variabilidad (hererogeneidad) de árboles genéticos en la investigación sobre el origen de las plantas terrestres. La conclusión fue que la investigación indicó que el "método coalescente a través de diferentes subconjuntos de datos sugería consistentemente que los ancestros de Zygnematales son los parientes más cercanos de las plantas terrestres". ^{[24] : p.139} Penny fue parte de un equipo, que en 2013 continuó investigando la relación entre las algas verdes y la evolución de las plantas terrestres. Un artículo sobre la investigación, coescrito por Penny, concluyó que después de analizar un conjunto de datos del genoma del cloroplasto , " Zygnematales solo, o un clado que consiste en Coleochaetales más Zygnematales, [son] los parientes vivos más cercanos de las plantas terrestres". ^[25]

En 1989, un equipo en el que participaba Penny utilizó la ciencia de los árboles evolutivos para analizar secuencias de la cadena H1 de virus humanos y concluyó que sus hallazgos "concordaban con el modelo biológico (evolutivo)". ^[26] En 2006, los investigadores, entre ellos Penny, habían descrito la epidemiología molecular del virus respiratorio sincitial (VSR), lo que proporcionó información clave para ayudar al diseño de la vacuna contra el VSR y al desarrollo de nuevas estrategias de tratamiento. ^[27] En 2013 se puso a prueba la frecuencia del virus de la hepatitis C en las islas del Pacífico occidental y el artículo, coescrito por Penny, planteó la hipótesis de que "los genotipos 1 y/o 4 [estaban] circulando en las personas de las islas del Pacífico Sur y que estas personas [estaban] genéticamente predispuestas a tener más probabilidades de resolver espontáneamente la infección por VHC que de convertirse en portadoras crónicas". Sin embargo, los investigadores sugirieron que "la prevalencia y preponderancia del VHC [lo convertían] en un problema de salud mundial y los datos epidemiológicos precisos deben respaldar cualquier esfuerzo para prevenir la transmisión y controlar el virus". ^[28]

Penny le dijo a Kim Hill en RNZ en 2008 que cualquier modelo que no pudiera ser probado no era de "mucha utilidad", ^[29] y un artículo del que fue coautor en 1982 consideró las afirmaciones de Karl Popper de que "el darwinismo [no era] una teoría científica comprobable". El estudio intentó probar la teoría de la evolución comparando árboles filogenéticos, adoptando una posición científica presentando un programa que teóricamente podría refutar la existencia de los árboles evolutivos. Concluyó que debido a que era una "hipótesis falsable", cumplía los criterios para las teorías científicas y podía respaldar la teoría de la evolución, sin considerar la mecánica de la evolución. ^[30] En 1986, Penny y Michael Hendy escribieron un capítulo en el libro The Fascination of Statistics . Reconsideraron la afirmación de Karl Popper de que la teoría de la evolución no podía probarse como teoría científica debido a las dificultades para hacer predicciones sobre eventos pasados, y concluyeron que "las estadísticas pueden usarse para hacer pruebas sobre eventos únicos que ocurrieron en el pasado". ^[31] Este debate sería un tema recurrente en el trabajo de Penny. En 1991 participó en una investigación cuyo objetivo era determinar, sin ambigüedades, si la teoría de la evolución podía cumplir los criterios de Popper para la demarcación de la ciencia. El trabajo encontró, al comparar árboles del mismo taxón pero de "conjuntos de datos diferentes", lo que los autores concluyeron que mostraba que la teoría de que una sola secuencia es suficiente para reconstruir toda la historia de la vida, seguía siendo el "mito de un árbol universal". ^[32] En 2003, fue coautor de un artículo en el que reconocía que probar la teoría de la evolución planteaba dificultades, pero señaló que "las cuestiones relacionadas con la comprobabilidad de la teoría de la evolución se pueden resolver con una mejor ciencia... [raramente con]... una prueba definitiva... [más probablemente con]... pruebas específicas que conduzcan a predicciones comprobables". ^[33]

Penny dijo que lo que se conoce como el árbol de la vida es de origen bíblico y no una frase utilizada por primera vez por Darwin, aunque lo describió como un "símil útil". Penny sostuvo que en lugar de utilizar el concepto del árbol de la vida, Darwin se refirió a su teoría como "descendencia con modificación", que puede haber incluido la idea de un árbol evolutivo pero que técnicamente se refería más a los ciclos resultantes de " hibridación , transferencia de genes endosimbióticos , transferencia lateral de genes , recombinación, clasificación de linaje , las complejidades de las relaciones genealógicas... [haciendo hincapié, por ejemplo]... en la continuidad entre poblaciones, subespecies y especies hermanas". ^[34]

Penny fue presidenta de la Asociación de Científicos de Nueva Zelanda entre 1989 y 1991. ^[35]

Penny murió en Palmerston North el 20 de mayo de 2024, a la edad de 85 años. ^{[36] [37] [38]}

En 1990, Penny fue elegido miembro de la Royal Society of New Zealand . ^[39] Se le concedió la Medalla Marsden en 2000 por su destacado servicio a la ciencia en Nueva Zelanda y a nivel internacional, donde tuvo un amplio reconocimiento y redes de colaboradores, siendo reconocido por "becas asociadas en Merton College, Oxford y Darwin College Cambridge y como expresidente de la Sociedad de Biología Molecular y Evolución". ^[5]

En 2004, Penny recibió la Medalla Rutherford por sus contribuciones a la biología teórica, la evolución molecular y el análisis del ADN. ^[40]

Penny fue nombrada Compañera de la Orden del Mérito de Nueva Zelanda en los Honores de Año Nuevo de 2006 , por sus servicios a la ciencia. ^[41] El informe anual de 2007 del Instituto de Biociencias Moleculares señaló que este premio reconocía a "aquellas personas que en cualquier campo de actividad han prestado un servicio meritorio a la Corona y la nación o que se han distinguido por su eminencia, talentos, contribuciones u otros méritos". ^{[16] : p.6}

En 2018, Penny se convirtió en la tercera neozelandesa en ser nombrada asociada extranjera de la Academia Nacional de Ciencias . ^[4]

Las contribuciones de Penny a la ciencia han sido ampliamente reconocidas por sus contemporáneos académicos. Peter Lockhart, de la Universidad Massey, dijo que Penny había hecho "una contribución duradera y de por vida al estudio de la evolución molecular ... [y]... su trabajo se caracteriza por una gran curiosidad, intuición y capacidad para cruzar disciplinas. En particular, ha demostrado repetidamente una asombrosa capacidad para reconocer soluciones innovadoras a los problemas y para ver pruebas que los matemáticos acabarían descubriendo". ^[4] Mike Steel, de la Universidad de Canterbury, escribió en un artículo de homenaje en la revista New Zealand Science Review en 2009 que "la fórmula de Penny [siguió siendo] la expresión de forma cerrada más notable para cualquier clase de árboles filogenéticos en biología evolutiva". ^[4]

• Evolution Now (2017). ^[42] Este libro de Penny ha sido descrito como "una visión histórica de la evolución... [que exige]... un 'verdadero respeto' por el conocimiento científico". ^[43] Otro crítico comenzó señalando a Penny como "decano de la ciencia neozelandesa, un biólogo teórico y molecular reconocido internacionalmente, muy premiado y citado, que ha tenido una fascinación de por vida por la evolución". La reseña concluyó que el libro era un "recorrido esclarecedor y entretenido por el pensamiento de uno de los grandes científicos evolucionistas de Nueva Zelanda... [y]... establece pasos clave en el camino hacia nuestra comprensión moderna de la evolución, analiza algunas historias generales que están surgiendo en el campo e identifica las principales preguntas que quedan por responder". ^[44]
• Tanto la cooperación como el egoísmo ocurren durante la evolución molecular (2014). ^[45] Este artículo de Penny desafió la noción de un "gen egoísta" en la teoría evolutiva y sostuvo que "en el nivel macromolecular de genes y proteínas el aspecto cooperativo de la evolución [era] más obvio... [porque]... miles de proteínas deben funcionar juntas de manera integrada para usar y producir las muchas moléculas necesarias para una célula funcional". ^{[45] : p.1} En su revisión del artículo, Bill Martin de la Universidad de Dusseldorf, Alemania, dijo que si bien las conclusiones de Penny "no eran nuevas... el ensayo [era] una contribución valiosa al registro". ^{[45] : p.6} Otro revisor, Anthony Poole, de la Universidad de Canterbury, dijo que el manuscrito era una actualización oportuna y un replanteamiento de la idea. Sugirió que otros puntos de discusión incluían examinar el trabajo realizado que mostraba que "la cooperatividad puede darse en un nivel superior incluso si [hubiera] competencia entre individuos en un nivel inferior" y cómo la compartimentación puede evitar caer en la atribución de agencia. Penny respondió y estuvo de acuerdo con ampliar la discusión, y señaló que algunos de los ejemplos dados por Poole que mostraban interacciones entre organismos eran útiles. ^{[45] : pp 7-8}
• Nuestra genética relativa (2004). ^[46] Penny escribió este artículo de la revista como una discusión de la investigación que otros habían realizado sobre si la secuencia genómica del chimpancé podría proporcionar información sobre cómo la constitución genética de las personas puede haber surgido como microevolución con un enfoque en los genes reales en lugar de la regulación genética. Concluyó que si había un "continuum genético entre nosotros y nuestros antepasados ​​y los grandes simios... [entonces]... estos procesos [eran] genéticamente suficientes para explicar plenamente la singularidad humana - y ese sería mi candidato para el principal problema científico resuelto en la primera década del nuevo milenio". ^[46]