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11-07-2013

CINCO IMPACTANTES Y OSCURAS CUESTIONES GENÉTICAS QUE NADIE CONOCE (II)

Aproximadamente el 50% de la población de la primera potencia económica del mundo cree que Dios nos creó tal y como somos actualmente hace

unos 10.000 años. Solo este dato es suficiente para darnos cuenta del grado de ignorancia que gran parte de la población tiene sobre los orígenes del

ser humano. Esta situación se ha vuelto mucho más grave recientemente porque la ciencia ha descubierto que estos orígenes no solo determinan en gran

parte nuestro físico sino también nuestra forma de comportarnos, nuestras fobias, nuestras enfermedades modernas, nuestros prejuicios y nuestro

funcionamiento biológico. Esto quiere decir que desconocer nuestros orígenes implica desconocer el origen de lo que somos, de donde venimos, adonde

vamos, porque nos comportamos como lo hacemos, porque tenemos fobias, prejuicios o enfermedades o porque tenemos la piel clara u oscura o porque

nos ruborizamos. Esta situación explica probablemente porque muchas de las increíbles consecuencias del proceso evolutivo y de la acción de los genes

no ha trascendido al público en general y solo son conocidas por un puñado de genetistas y biólogos evolutivos. Este artículo es el primero de una serie

de cinco artículos que pretende remediar esto en parte, además, como veremos, esto ya no es solo cuestión de pura curiosidad científica sino que es un

asunto de enorme importancia en cuestiones médicas y de salud pública o incluso es posible que el destino de la humanidad dependa de ello.

Si usted pertenece a ese 50% y quiere seguir así, si es una persona susceptible o aprensiva o si tiene demasiados prejuicios de algún tipo (religiosos,

políticos, ideológicos, etc) le recomiendo que no lea este artículo. Al estilo de Morfeo en la famosa escena de la película "Matrix" cuando ofrece a Neo

2 pastillas voy a ofrecer lo mismo al lector:

- Si toma la pastilla verde, saldrá de este artículo y continuará con su vida, si es feliz pensando que un ser superior ha creado todo lo que nos rodea le

recomiendo seriamente que "use" esta pastilla.

- Si toma la pastilla azul, tendrá acceso al conocimiento sobre lo que somos realmente, sobre como surgimos en este mundo y sobre como el conocimiento

de nuestros orígenes explica gran parte de las preguntas sobre nuestro comportamiento, nuestra psicología, nuestro físico y nuestras enfermedades. Si

es una persona que desea conocer la realidad, sea cual sea, aunque ésta no encaje con sus deseos o sus preferencias debe "tomar" la pastilla azul.

 

 

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PARTE II. ELLOS TE DAN LA VIDA Y ELLOS TE LA QUITAN

¿Como se "crea" un ser humano?

Una de las funciones más increíbles de los genes es formar el cuerpo y el cerebro de un ser humano a partir de un corpúsculo indiferienzado llamado

huevo fecundado. De hecho es tan increíble que muchas personas, a pesar de saber que el embrión se desarrolla a partir de una sola célula fecundada

y que el útero materno logra "ensamblar" un bebé completo en solo 9 meses, se niegan a creer que un proceso automático de "autoensamblado" guiado

por los genes sea el único responsable de la "creación" de un ser humano.

Nuestro cerebro, está "diseñado" para buscar las causas de todos los efectos que observa, por eso, cuando observa un sistema complejo como

nuestro cuerpo no encuentra una causa inmediata por lo que concluye erróneamente que "alguien" tiene que haberlo diseñado. Cuando observamos

por ejemplo miles de hormigas construyendo toda una serie de túneles con complejas galerías laberínticas con sus vías de ventilación y sus almacenes,

también podemos pensar que existe un plan organizado, una planificación o unos planos para construir el túnel, sin embargo, sabemos que un organismo

tan simple no puede ser capaz de algo así. La clave está en las llamadas "reglas locales", cada hormiga obedece simplemente un conjunto de reglas

sencillas que la permiten construir un trozo del túnel sin tener en cuenta el resto. Es como cuando observamos una bandada de cientos o miles de estorninos:

nunca chocan, forman en el cielo bellas figuras dinámicas que cambian continuamente con una sincronización que parece obedecer a una especie de plan

organizado. Sin embargo, como en el desarrollo del embrión, no hay un plan global, cada estornino obedece sencillas reglas locales del tipo "mantén la velocidad

y separación con respecto a tus vecinos", "si el de adelante frena tu frena" etc, de hecho, se puede realizar un programa para simular el comportamiento de una

bandada de estorninos pero a ningún programador astuto se le ocurriría programar las reglas de toda la bandada en su conjunto, programaría el comportamiento

de 1 solo estornino, copiaría este programa cientos de veces y añadiría ciertas reglas locales que regularan la interacción entre pájaros vecinos.

Esto es lo que hace el embrión para autoensamblarse: guiado por las reglas escritas en los genes van ensamblando distintas partes del cuerpo, obedeciendo

solo reglas locales, sin tener ningún plan general. Una de las mejores analogías sería la "papiroflexia" también llamado"origami":

De forma similar a la papiroplexia, el embrión siguiendo las instrucciones de los genes va pasando por distintas etapas, como en la papiroflexia, el embrión

puede plegarse, retorcerse, invaginarse o darse la vuelta, la función equivalente de las manos humanas en la papiroflexia aplicada al desarrollo embrionario,

es decir, la fuerza motriz la realizan los gradientes químicos que no son más que las leyes de la química en acción. La diferencia más importante es que el

embrión, al contrario que el papel, está continuamente creciendo por división celular, sería como un papel que "se hincha" a distintas velocidades para dar

forma a los distintos órganos.

Para ver esto mejor, veamos brevemente los 3 primeros pasos del proceso de "papiroflexia" que se produce en el desarrollo embrionario humano:

1º) Blastulación: La célula inicial fecundada se divide en 2, cada una de ellas en otras 2 y así sucesivamente hasta formar una bola hueca con miles de células

pero del mismo tamaño que el óvulo llamada "blástula".

2º) Gastrulación: En la blástula se produce una hendidura y posteriormente ésta se invagina hacia dentro de manera que se forman 3 capas: la exterior llamada

ectodermo, la intermedia llamada mesodermo y la interior llamada endodermo. La 1ª formará la piel y el sistema nervioso, la 2ª formará los músculos y los huesos

y la 3ª los intestinos y los órganos internos.

3º) Neurulación: En la capa exterior (ectodermo) empieza a formarse el tejido nervioso, el círculo negro (ver figura abajo) es el notocordio, que es como una

"vara" en proceso de endurecimiento y que será la precursora de la espina dorsal. Una parte del ectodermo se invagina hacia atrás progresivamente

(como una cremallera), se enrolla a sí misma en un tubo y queda pinzada donde la superficie del tubo se une con la cremallera, de tal forma que termina recorriendo

la longitud del cuerpo entre la capa externa y el notocordio. El tubo se convertirá en la médula espinal y el resto de nervios del cuerpo se crearán a partir de divisiones

celulares a partir de este tronco principal. La parte frontal del tubo se hinchará y se convertirá en el cerebro.

                                   Blastulación                                                              Gastrulación                                                                  Neurulación

Como puede verse, la analogía con el "origami" es bastante buena: las partes del cuerpo se van creando por partes según se van "hinchando" y se desarrollan a través

de reglas locales siguiendo los gradientes químicos, sin un plan global. Por supuesto los detalles son muy complejos pero el esquema general es bastante sencillo.

Al final, el cuerpo humano se habrá desarrollado con poco menos de 50 duplicaciones celulares a partir de la célula inicial (en solo 47 duplicaciones el cuerpo ya tiene

más de 100 billones de células).

Los genes son los auténticos "creadores" de la vida

Estudiando los genes de la mosca de la fruta, los científicos encontraron a finales de los 70 algo bastante impactante: un grupo de 8 genes directamente involucrados en

el desarrollo embrionario, denominados genes Hox. Lo extraño es que los 8 estaban alineados en el mismo cromosoma y dispuestos uno tras de otro alineados en el mismo

orden que la parte de la mosca que "construían": el 1º afectaba a la boca, el 2º a la cara, el 3º a lo alto de la cabeza, y los otros al cuello, tórax, mitad anterior del abdomen,

mitad posterior del abdomen y otras partes del mismo. Esto es muy extraño si se tiene en cuenta que generalmente el orden de los genes en los cromosomas es bastante

aleatorio. Más tarde se descubrió algo casi más extraño aún: todos los genes contenían el mismo "párrafo" de texto, de 180 "letras". Esto es muy raro si tenemos en cuenta

que un abdomen no se puede "fabricar" con las mismas instrucciones que una cabeza. Hoy se sabe que lo que realmente hacen los genes Hox es ir activando secuencialmente

uno a uno otros grupos de genes, es decir, van activando distintos módulos (módulo cabeza, módulo cuello,etc) para ir formando las distintas partes del cuerpo y el mecanismo

de "autoensamblado" exige que estén dispuestos exactamente en el mismo orden en que se van a formar. Por si esto no fuera suficientemente extraño, más tarde se encontró

que exactamente los mismos genes con el mismo "párrafo" de 180 letras estaban presentes en los ratones y ¡en los humanos!. La única diferencia era que mientras

en la mosca solo había un grupo de genes Hox en los ratones y en los humanos había 4 y en lugar de solo 8 genes por grupo en los humanos hay hasta 13 genes. Esto es lógico

si consideramos que un ratón o una persona tiene más "módulos" a fabricar que una mosca.

Este hecho demuestra que tanto nosotros como las moscas descendemos de un ancestro común que vivió hace más de 530 millones de años durante el periodo cámbrico y que

era una especie de gusano. Esta criatura utilizaba el mismo mecanismo de formación embrionario y el mecanismo era tan bueno que la evolución lo ha conservado en todas las

criaturas que descienden de ella. Parece ser que estos genes se disponen de forma secuencial porque se van activando uno tras otro en una secuencia temporal, esto explica

porque todos los organismos presentes y pasados se han desarrollado desde la cabeza hacia abajo pero nunca al revés, todas las diferencias entre especies surgen de añadir o

modificar la parte inferior del cuerpo. El código inscrito en los genes actúa como un programa informático secuencial, hoy en día los científicos pueden desarrollar de forma rutinaria

un experimento que parece de ciencia ficción: ¡pueden inutilizar un gen Hox de la mosca y sustituirlo por el gen equivalente humano!, ¿Adivinan cual es el resultado?

Evidentente el resultado no es un organismo mitad mosca mitad humano sino que el organismo es una mosca totalmente normal. Al sustituir un programa por otro equivalente pero

de una especie muy distinta ¡ el "ordenador" sigue reconociendo el programa perfectamente !.

Si observamos con detalle el desarrollo embrionario de distintas especies podemos encontrar grandes similitudes, si observamos la imagen de arriba podemos observar en el primer

estadio del desarrollo embrionario de las distintas especies una similitud increíble, de hecho, en el caso del hombre, podemos observar unas protuberancias en el abdomen, ¡ son

los vestigios de las branquias de nuestros antepasados que vivían en el mar ! Reconozco que cuando vi esa imagen en un embrión humano quede totalmente asombrado,

¿que dirán los negadores de la evolución ante una prueba del proceso evolutivo tan contundente?

En lo que respecta al tejido nervioso diversos experimentos demuestran que las células nerviosas cuando crecen a partir de la médula o del cerebro encuentran su camino hacia el

órgano final mediante atracción química no mediante un plano, es como si fueran "olfateando" el camino hacia su destino final. En un experimento los científicos recortaron un cuadrado

de la piel de la espalda de un renacuajo y un cuadrado de la piel de la barriga, reimplantaron el cuadrado de la espalda en la barriga y viceversa. Cuando el renacuajo se convirtió en rana,

tenia un cuadrado blanco (como la barriga) en la espalda y un cuadrado con motas negras (como la espalda) en la barriga. Lo increíble es que cuando los científicos acariciaron con un

pelo de cerda la espalda de la rana ¡esta se arrascaba la barriga! y cuando se la acariciaba la barriga se ¡arrascaba la espalda! Esto es porque durante el desarrollo, las células

nerviosas han ido olfateando su órgano final por lo que el cableado neuronal acabó finalmente "al revés". Este proceso de "rastreo" y otros factores externos que se dan en el vientre materno

explican por que, incluso en gemelos monocigóticos que poseen los mismos genes las huellas dactilares o la ramificación de las arterias o neuronas no es exactamente la misma.

Los genes te dan la vida y los genes te la quitan

Hasta hace relativamente poco se pensaba, como en tantas otras cuestiones, que la muerte de los seres vivos estaba condicionada más por cuestiones ambientales que genéticas. La ciencia

está descubriendo de nuevo que en realidad esto es al revés. En 1972 James Watson, codescubridor del ADN observó que las polimerasas, que son el mecanismo biológico encargado

de copiar el ADN no pueden empezar a copiar justo en el extremo del filamento del ADN sino que necesitan empezar varias "palabras" después del inicio. Para solucionar este problema

de forma que no se pierda ningún gen importante, los cromosomas incluyen en los extremos un fragmento de "texto" sin sentido: la palabra TTAGGG que se repite una y otra vez unas 2000

veces, este fragmento se conoce como telómero. El problema es que cada vez que se copia el cromosoma se pierde un trocito de telómero. En nuestro cuerpo los telómeros se acortan a un

ritmo de unas 31 letras al año, en algunos tejidos algo más. Esta es la razón de porque las células envejecen y dejan de desarrollarse más allá de una determinada edad, aunque la causa del

envejecimiento del cuerpo como veremos, aún no está tan clara. En una persona de 80 años la longitud media de los telómeros es de 5 octavos de la que tenían al nacer. Esto parece indicar

que la telomerasa es el "elixir de la inmortalidad": en las células reproductoras, la telomerasa repara los telómeros, alargándolos mediante una "plantilla" de ARN para que los telómeros de los

descendientes vuelvan a tener la longitud original. Varios experimentos han demostrado que en presencia de telomerasa las células viven mucho más allá de su esperanza de vida normal. En el

desarrollo embrionario normal, los genes que fabrican la telomerasa se desactivan en todos salvo en unos pocos tejidos del embrión en desarrollo, esto puede verse como la activación de un

cronómetro ¡ El cronómetro que indica la duración natural de nuestra vida ! ¿Se podrían identificar estos genes y activarlos durante el desarrollo embrionario para lograr así la inmortalidad?

Aún no hemos encontrado los genes implicados en la fabricación de la telomerasa, como es fácil imaginar, encontrarlos en un futuro a corto plazo sería un logro descomunal. Paradójicamente el

camino hacia la inmortalidad puede venir de las células tumorales: los tumores malignos vuelven a activar los genes de la telomerasa, por eso las células tumorales no envejecen: son inmortales.

El envejecimiento celular puede explicar el envejecimiento y muerte de algunos tejidos pero no otros, por ejemplo, las células de las paredes de las arterias están sometidas a la constante presión

sanguínea y tienen que contraerse y dilatarse con cada pulso, esto hace que tengan que ser reparadas mucho más frecuentemente que las de las paredes de las venas sometidas a una presión más baja.

Como se ha comprobado, los cromosomas de las células de las arterias tienen los telómeros más cortos que las de las venas, cuando el recorte es máximo se produce un daño irreparable en el ADN

al copiarse y las células se endurecen y mueren lo que provoca el infarto y la muerte del individuo. Sin embargo en las células cerebrales, que no se copian este tema aún no está claro y requiere más

investigaciones.

Desde hace tiempo se sabe que los animales "letárgicos" de metabolismo lento como las tortugas y los perezosos viven mucho para el tamaño que tienen y viceversa, lo que llegó a concluir a algunos

científicos que todos los animales tienden a tener aproximadamente el mismo número de latidos cardiacos a lo largo de su vida. Sin embargo, luego se encontraron excepciones en aves y murciélagos

por lo que el misterio de porque envejecen los seres vivos seguía sin resolverse. Biólogos y médicos han propuesto muchas hipótesis pero una vez más, la hipótesis mas plausible hoy en día ha sido

propuesta por los científicos evolucionistas y es la siguiente: los genes han ido ajustando durante millones de años la relación entre esperanza de vida y la edad a la que es probable que el individuo se

reproduzca, de esta forma, la selección natural ha eliminado todos aquellos genes que pueden dañar al cuerpo antes o durante la reproducción, esta "criba" se realiza debido al hecho de

que aquellos individuos que han eliminado estos genes "nocivos" acaban reproduciéndose con más frecuencia que los que no los han eliminado. Sin embargo, (y aquí está la clave) la selección natural

no puede eliminar los genes que perjudican al cuerpo a una edad madura, en el periodo post-reproductor, ya que el individuo no se reproduce, por esto, al final se van acumulando efectos

nocivos y el cuerpo muere. Los genes se comportan como pequeños seres vivos que "controlan" un gran número de nuestros mecanismos biológicos a lo largo de nuestra vida y cuyo máximo objetivo

es reproducirse en otro organismo, ellos "crean" el organismo y ellos "se desprenden" de él cuando ya no les sirven para su propósito. De todas formas y para alivio de todos aquellos que no pueden

soportar esta visión de cuerpos al servicio de los genes hay que señalar algo importantísimo: el cuerpo humano posee el órgano más complejo y fascinante que existe en la naturaleza y que le permite

interactuar con el entorno y con otros humanos con una eficiencia increíble, este órgano es por supuesto el cerebro y en él reside la "esencia" del ser humano. Hasta hace muy poco la medicina y la

biología solo estudiaban la interacción cuerpo-mente, ahora la ciencia sabe que sin terner en cuenta el genoma no se puede explicar lo que somos realmente, y lo que somos realmente surge de la

interacción continua cuerpo-mente-genoma.

                                   

Fuentes: Principles of development Lewis Wolpert, Cell, embryos and evolution Jhon Gerhart y Marc Kirschner, Why we age, Steven Austad, Time of our lives Tom Kirkwood     

 

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Autor: IIII
11/7/2013
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