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¿Cuántos genes necesitan las células? Probablemente casi todos

Un ambicioso estudio en la levadura muestra que la salud de las células depende de las múltiples y estrechas relaciones entre los genes, pocos de los cuales pueden ser eliminados sin que ello no tenga consecuencias

Por Veronique Greenwood, 19 de abril de 2018

quantamagazine.org

Al eliminar genes de tres en tres, los científicos han deducido minuciosamente la red de interacciones genéticas que mantiene viva a una célula. Los investigadores identificaron hace mucho tiempo genes esenciales sin los cuales las células de levadura no pueden vivir, pero un nuevo trabajo, que aparece hoy en día en la revista Science, muestra que observar sólo esos genes da una imagen sesgada de cómo funcionan las células: Muchos genes que no son esenciales por sí mismos se convierten en cruciales a medida que otros desaparecen. El resultado implica que el número mínimo de genes que la levadura -y quizás, por extensión, otros organismos complejos- necesita para sobrevivir y prosperar puede ser sorprendentemente grande.

Hace unos 20 años, Charles Boone y Brenda Andrews decidieron hacer algo un tanto alocado. Los biólogos de la levadura, ambos profesores de la Universidad de Toronto, se propusieron destruir o dañar sistemáticamente los genes de la levadura, de dos en dos, para tener una idea de cómo los genes se conectaban funcionalmente entre sí. Sólo unos 1.000 de los 6.000 genes del genoma de la levadura, o aproximadamente el 17%, se consideraban esenciales para la vida: si falta uno solo de ellos, el organismo muere. Pero parecía que muchos otros genes cuya ausencia individual no era suficiente para determinar el final de la célula, si se destruían en tándem, la levadura resultaba dañada o moría. Esos genes probablemente harían el mismo tipo de trabajo en la célula, razonaron los biólogos, o estarían involucrados en el mismo proceso; perder ambos significaba que la levadura ya no podría compensar su pérdida de alguna manera.

Boone y Andrews se dieron cuenta de que podían usar esta idea para averiguar qué estaban haciendo varios genes. Ellos y sus colaboradores lo hicieron deliberadamente, produciendo primero más de 20 millones de cepas de levadura a las que les faltaban dos genes a cada una – casi todas las combinaciones únicas de genes bloqueados entre esos 6.000 genes. Luego, los investigadores evaluaron la salud de cada una de las cepas mutantes dobles e investigaron cómo podrían relacionarse los genes faltantes. Los resultados permitieron a los investigadores esbozar un mapa de la urdimbre de interacciones que subyacen en la vida. Hace dos años, informaron sobre los detalles del mapa y revelaron que había permitido a los investigadores descubrir papeles previamente desconocidos de los genes.

En el camino, sin embargo, se dieron cuenta de que un sorprendente número de genes no tenían ninguna interacción obvia con otros. «Tal vez, en algunos casos, eliminar dos genes no sea suficiente», reflexionó Andrews. Elena Kuzmin, una estudiante graduada que ahora es doctora en la Universidad McGill, decidió ir un paso más allá eliminando un tercer gen.

En el artículo publicado hoy en Science, Kuzmin, Boone, Andrews y sus colaboradores de la Universidad de Toronto, la Universidad de Minnesota y otros lugares informan que el esfuerzo ha producido un mapa más exhaustivo y detallado del funcionamiento interno de la célula. A diferencia de los experimentos de doble mutante, los investigadores no hicieron todas las combinaciones posibles de mutaciones – hay cerca de 36 mil millones de maneras diferentes de eliminar tres genes en la levadura. En cambio, observaron los pares de genes que ya habían eliminado y clasificaron sus interacciones de acuerdo con la intensidad. Tomaron varios de esos pares, cuyos efectos variaban desde hacer que las células crecieran un poco más lentamente hasta dañarlas significativamente, y los emparejaron uno por uno con otros genes bloqueados, generando cerca de 200.000 cepas de mutantes triples. Observaron la rapidez con la que crecían las colonias de la levadura mutante, y después de observar qué mutantes estaban en dificultades, comprobaron las bases de datos para ver qué se creía que hacían los genes desactivados.

A medida que los científicos construyeron su nuevo mapa, varias cosas se hicieron claras. Por un lado, en cerca de dos tercios de los mutantes triples que mostraban una interacción genética adicional, eliminar el tercer gen tendía a intensificar los problemas que tenía el mutante doble. Pares de genes ya mostraban alguna interacción entre sí, dijo Andrews, «pero fue mucho más intensa cuando eliminamos un tercer gen«. Boone dice que es probable que se trate de situaciones en las que la pérdida de un tercer gen esté asestando un golpe crítico a un sistema que ya se está tambaleando.

Sin embargo, un tercio de las interacciones eran completamente nuevas. Y tendían a involucrar procesos más dispares. En los mutantes dobles, las conexiones funcionales entre genes tendían a ser estrechas: Un gen involucrado en la reparación del ADN por lo general tenía vínculos con otros genes que también están involucrados en la reparación del ADN, y los genes que tenían interacciones entre sí por lo general interactuaban con los mismos genes. Con los mutantes triples, sin embargo, empezaron a establecerse vínculos para realizar tareas más complejas. La constelación de tareas celulares conectadas cambió y se transformó sutilmente.

«Tal vez lo que estamos probando» dijo Andrews, «son algunas conexiones funcionales en la célula que no pudimos ver antes

Un nuevo conjunto de conexiones, por ejemplo, se observó entre genes involucrados en el transporte de proteínas y genes involucrados en la reparación del ADN. En la superficie, es difícil ver la conexión entre estas dos funciones. Y de hecho, los investigadores todavía no tienen una explicación mecanicista. Pero están seguros de que hay una.

«Nuestra reacción inmediata fue: ‘Bueno, parece aleatorio'», dijo Andrews. «Pero hemos aprendido en el curso de este proyecto que no es al azar. No entendemos cómo está conectada la célula«.

Su grupo acaba de empezar a investigar la relación entre el transporte de proteínas y la reparación del ADN, pero de acuerdo con Andrews, si se observa de cerca esas células de levadura, de hecho muestran muchos daños en el ADN. El mapa de conexiones nos ayudó a prestar atención: «No había razón para haber mirado antes», dijo.

Los genetistas de la levadura nunca tuvieron la impresión de que sólo eran importantes los genes fundamentales. Pero el nuevo estudio refuerza la idea de que es probable que las interpretaciones simplistas de lo que es importante en el genoma de la levadura sean erróneas. La realidad es más complicada, dicen Boone y Andrews. Sugieren que cuando se tienen en cuenta las interacciones dobles y triples, aumenta el número de genes que una célula de levadura no puede prescindir sin sufrir daños . Como señala su artículo, el genoma mínimo necesario para que las células de levadura eviten un defecto sustancial «puede acercarse casi al conjunto completo de genes codificados en el genoma«.

Esta figura representa el mapa de las interacciones entre varios genes (representados como puntos) en el genoma de la levadura. Los genes con efectos interrelacionados están conectados por líneas; los genes con efectos más fuertemente correlacionados están más cerca unos de otros. El color de los puntos corresponde a los procesos biológicos y orgánulos en los que están involucrados los genes.
Anastasia Baryshnikova, Universidad de Toronto

De hecho, los esfuerzos experimentales para concebir un genoma mínimo para un microorganismo -identificar el menor número de genes que una célula necesitaría para sobrevivir, como un paso hacia la creación de genomas artificiales- han demostrado que es sorprendentemente difícil eliminar genes y aún así obtener un ser vivo que prospere.

En 2016, investigadores del Instituto J. Craig Venter (JCVI) informaron sobre la creación de un genoma artificial para la bacteria Mycoplasma genitalium, en la que redujeron a 473 sus 525 genes. Pero los efectos negativos de la eliminación de genes aparentemente no esenciales fue de hecho un problema serio, según Clyde A. Hutchison III, bioquímico y profesor distinguido de la JCVI involucrado en el trabajo. «Ese fue el principal problema para elegir un conjunto de genes para diseñar un genoma mínimo», dijo.

Joel Bader, biólogo de sistemas de la Universidad Johns Hopkins, dice que el trabajo actual sugiere una conexión fascinante que abre una nueva idea de la genética humana: que una amplia gama de genes pueden estar influenciando sutilmente rasgos que normalmente no asociamos con ellos.

«Cuanto más cerca estemos de poder observar, más podremos ver que perturbar un gen o una vía tiene efectos que se propagan por todo el sistema», dijo. «Los efectos se debilitan, pero aún pueden ser medidos.«

Ignorante la Ciencia de los acontecimientos observados en la levadura, nuestros conocimientos quedan empequeñecidos por nuestra ignorancia de lo que está sucediendo en nuestras propias células. Parte de lo que hace posible un proyecto como este en la Universidad de Toronto es que la levadura ha sido ampliamente estudiada y sus genes minuciosamente analizados por varias generaciones de biólogos, hasta un grado aún no alcanzado con el genoma humano, que es comparativamente enorme, incoherente y lleno de misterios. Aún así, los investigadores dicen que esperan que a medida que avanza la tecnología de edición genética para las células humanas, este tipo de experimentos pueden ayudar a revelar más sobre el funcionamiento de las células y cómo los genes dentro de un genoma se relacionan entre sí.

«Creo que hay muchas reglas básicas de la biología del genoma que no hemos descubierto», dijo Andrews.

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Artículos relacionados:

http://iniciativaciudadanaii.blogspot.com.es/2010/04/la-biologia-del-libre-albedrio-y-5.html

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Influencia de la epigenética y las enfermedades

El comportamiento de los genes de una persona no sólo depende de la secuencia del ADN de los genes, sino que también se ve afectado por los llamados factores epigenéticos. Los cambios en estos factores pueden jugar un papel importante en las enfermedades.

Por la doctora Danielle Simmons

nature.com

Figura 1

Los efectos del medio ambiente externo sobre los genes pueden influir en la enfermedad, y algunos de estos efectos pueden ser hereditarios. Los estudios que investigan cómo los factores ambientales influyen en la genética de la descendencia de un individuo son difíciles de diseñar. Sin embargo, en ciertas partes del mundo en las que los sistemas sociales están muy centralizados, se puede obtener información ambiental que puede haber influido en las familias. Por ejemplo, científicos suecos llevaron a cabo recientemente investigaciones que examinaron si la nutrición afectaba a la tasa de mortalidad asociada con las enfermedades cardiovasculares y la diabetes y si estos efectos se transmitían de padres a hijos y nietos (Kaati et al., 2002). Estos investigadores calcularon la disponibilidad que los individuos tenían de los alimentos examinando los registros de las cosechas anuales y los precios de los alimentos en Suecia a lo largo de tres generaciones de familias, comenzando en la década de 1890. Estos investigadores encontraron que si un padre no disponía de suficiente comida durante un período crítico de su desarrollo justo antes de la pubertad, sus hijos eran menos propensos a morir de enfermedad cardiovascular. Sorprendentemente, la muerte relacionada con la diabetes aumentó en los niños si la comida era abundante durante este período crítico para el abuelo paterno, pero disminuyó cuando el padre disponía de exceso de comida. Estos hallazgos sugieren que la dieta puede causar cambios en los genes que son transmitidos de generación en generación por los hombres en una familia, y que estas alteraciones pueden afectar la susceptibilidad a ciertas enfermedades. Pero, ¿cuáles son estos cambios y cómo se recuerdan? Las respuestas a estas preguntas se encuentran en el concepto de epigenética.

¿Qué es la epigenética? ¿Cómo afectan los cambios epigenéticos a los genes?

Este diagrama en forma de triángulo (Figura 1) muestra que tres sistemas pueden interactuar para silenciar los genes en las células. Ordenados como puntos en el triángulo, los sistemas son la metilación del ADN, la modificación de las histonas y el ARN. Desde cada uno de los sistemas, las flechas apuntan hacia el interior del triángulo, indicando que estos sistemas pueden producir silenciamiento hereditario, aunque aún no se ha establecido el silenciamiento asociado al ARN en organismos superiores.

La epigenética implica el control genético por factores distintos a la secuencia de ADN de un individuo. Los cambios epigenéticos pueden activar o desactivar genes y determinar qué proteínas se transcriben.

La epigenética está implicada en muchos procesos celulares normales. Considere el hecho de que todas nuestras células tienen el mismo ADN, pero nuestros cuerpos contienen muchos tipos diferentes de células: neuronas, células hepáticas, células pancreáticas, células inflamatorias y otras. ¿Cómo puede ser esto? En resumen, las células, los tejidos y los órganos difieren porque tienen ciertos conjuntos de genes que están «activados» o expresados, así como otros conjuntos que están «desactivados» o inhibidos. El silenciamiento epigenético es una forma de desactivar los genes y puede contribuir a la expresión diferencial. El silenciamiento también podría explicar, en parte, por qué los gemelos genéticos no son fenotípicamente idénticos. Además, la epigenética es importante para la inactivación del cromosoma X en mamíferos hembras, lo cual es necesario para que las hembras no tengan el doble de productos génicos del cromosoma X que los machos (Egger et al., 2004). Por lo tanto, la importancia de desactivar los genes a través de los cambios epigenéticos se deduce fácilmente.

Dentro de las células, hay tres sistemas que pueden interactuar entre sí para silenciar los genes: la metilación del ADN, las modificaciones de las histonas y el silenciamiento asociado al ARN (Figura 1; Egger et al., 2004).

Metilación del ADN

La metilación del ADN es un proceso químico que añade un grupo metilo al ADN. Es específico y siempre ocurre en una región en la cual un nucleótido de citosina está localizado al lado de un nucleótido de guanina que está ligado por un fosfato; esto se llama un sitio CpG (Egger et al., 2004; Jones & Baylin, 2002; Robertson, 2002). Los sitios de CpG son metilados por una de tres enzimas llamadas ADN metiltransferasas (DNMTs) (Egger et al., 2004; Robertson, 2002). La inserción de grupos metilo cambia la apariencia y estructura del ADN, modificando las interacciones de un gen con la maquinaria dentro del núcleo de una célula que se necesita para la transcripción. La metilación del ADN se utiliza en algunos genes para diferenciar qué copia del gen se hereda del padre y qué copia del gen se hereda de la madre, un fenómeno conocido como impronta.

Modificaciones de las histonas

Las histonas son proteínas que son los componentes primarios de la cromatina, que es el complejo de ADN y proteínas que forman los cromosomas. Las histonas actúan como una bobina alrededor de la cual el ADN puede enrollarse. Cuando las histonas se modifican después de convertirse en proteínas (es decir, después de la modificación de la traducción), pueden influir en la forma en que se organiza la cromatina, que, a su vez, puede determinar si el ADN cromosómico asociado se transcribirá. Si la cromatina no se encuentra en forma compacta, se activa y se puede transcribir el ADN asociado. Por el contrario, si la cromatina se condensa (creando un complejo llamado heterocromatina), entonces está inactiva y no se produce la transcripción de ADN.

Hay dos formas principales de modificar las histonas: acetilación y metilación. Estos son procesos químicos que agregan un grupo acetilo o metilo, respectivamente, al aminoácido lisina que se encuentra en las histonas. La acetilación se asocia generalmente con la cromatina activa, mientras que la desacetilación se asocia generalmente con la heterocromatina. Por otro lado, la metilación de las histonas puede ser un marcador para las regiones activas e inactivas de la cromatina. Por ejemplo, la metilación de una lisina en particular (K9) en una histona específica (H3) que marca el ADN silenciado está ampliamente distribuida a lo largo de la heterocromatina. Este es el tipo de cambio epigenético que es responsable del cromosoma X inactivado de las mujeres. En contraste, la metilación de una lisina diferente (K4) en la misma histona (H3) es un marcador de genes activos (Egger et al., 2004).

Silenciamiento asociado al ARN

Los genes también pueden ser desactivados por el ARN cuando está en forma de transcripciones antisentido, ARN sin codificación o ARN de interferencia. El ARN podría afectar la expresión génica causando la formación de heterocromatina, o provocando modificaciones de las histonas y metilación del ADN (Egger et al., 2004).

Epigenética y enfermedades: algunos ejemplos

Esta tabla de tres columnas enumera varias enfermedades causadas por cambios epigenéticos junto con sus síntomas y etiologías.

Aunque los cambios epigenéticos son necesarios para el desarrollo y la salud normales, también pueden ser responsables de algunas enfermedades. La interrupción de cualquiera de los tres sistemas que contribuyen a las alteraciones epigenéticas puede causar activación anormal o silenciamiento de los genes. Estas alteraciones se han asociado con cáncer, síndromes que involucran inestabilidades cromosómicas y retraso mental (Tabla 1).

Tabla 1: Enfermedades epigenéticas y sus causas y síntomas
Los cambios epigenéticos son responsables de las enfermedades, incluyendo el síndrome del cromosoma X frágil, el síndrome de Angelman, el síndrome de Prader-Willi y varios tipos de cáncer. Abreviaturas: Síndrome ATR-X, alfa-talasemia, síndrome de retraso mental, X ligado; BWS, síndrome de Beckwith-Wiedemann; CREB, proteína fijadora de elementos de respuesta cAMP; HAT, histona acetiltransferasa; HMT, histona metiltransferasa; ICF, inmunodeficiencia, inestabilidad de la región centromérica y síndrome de anomalías faciales; UTR, región no traducida.
2004 Nature Publishing Group Egger, G. et al. Epigenetics in human disease and prospects for epigenetic therapy. Nature 429, 459 (2004).

Epigenética y Cáncer

La primera enfermedad humana que se relacionó con la epigenética fue el cáncer, en 1983. Los investigadores encontraron que el tejido enfermo de pacientes con cáncer colorrectal tenía menos metilación del ADN que el tejido normal de los mismos pacientes (Feinberg & Vogelstein, 1983). Debido a que los genes metilados por lo general se desactivan, la pérdida de metilación del ADN puede causar una activación genética anormalmente alta al alterar la disposición de la cromatina. Por otro lado, demasiada metilación puede deshacer el trabajo de los genes protectores supresores del tumor.

Como se mencionó anteriormente, la metilación del ADN ocurre en sitios de CpG, y la mayoría de las citosinas de CpG se metilan en los mamíferos. Sin embargo, hay tramos de ADN cerca de las regiones de los promotores que tienen concentraciones más altas de sitios de CpG (conocidas como islas CpG) que están libres de metilación en las células normales. Estas islas de CpG se metilan excesivamente en las células cancerosas, causando así que los genes que no deben ser silenciados se desactiven. Esta anomalía es el cambio epigenético característico que se produce en los tumores y que ocurre en las primeras etapas del desarrollo del cáncer (Egger et al., 2004; Robertson, 2002; Jones & Baylin, 2002). La hipermetilación de las islas CpG puede causar tumores al desactivar los genes supresores de tumores. De hecho, estos tipos de cambios pueden ser más comunes en el cáncer humano que las mutaciones de la secuencia de ADN (Figura 2).

Además, aunque los cambios epigenéticos no alteran la secuencia del ADN, pueden causar mutaciones. Aproximadamente la mitad de los genes que causan formas familiares o hereditarias de cáncer se desactivan por metilación. La mayoría de estos genes normalmente suprimen la formación de tumores y ayudan a reparar el ADN, incluyendo la O6-metilguanina-ADN metiltransferasa (MGMT), el inhibidor de la quinasa 2B dependiente de ciclina MLH1 (CDKN2B) y el RASSF1A. Por ejemplo, la hipermetilación del promotor de la MGMT hace que el número de mutaciones de G a A aumente (Figura 2).

Figura 2: Mecanismo de acción de los inhibidores análogos de los nucleósidos.
Los análogos de desoxinucleósidos como la 5-aza-2-deoxicitidina (representada por Z) se convierten en el trifosfato dentro de las células en fase S y se incorporan en lugar de la citosina en el ADN. Los ribonucleósidos como la 5-azacitidina o la zebularina se reducen al nivel de difosfato mediante la incorporación de ribonucleótidos reductasa (no se muestra). Una vez en el ADN, las bases fraudulentas forman enlaces covalentes con las metiltransferasas de ADN (DNMT), lo que provoca el agotamiento de las enzimas activas y la desmetilación del ADN. Círculos rosados, CpG metilado; círculos en crema, CpG no metilado.
2004 Nature Publishing Group Egger, G. et al. Epigenetics in human disease and prospects for epigenetic therapy. Nature 429, 460 (2004).

La hipermetilación también puede provocar la inestabilidad de los microsatélites, que son secuencias repetidas de ADN. Los microsatélites son comunes en individuos normales y generalmente consisten en repeticiones del dinucleótido CA. Una excesiva metilación del promotor del gen de reparación del ADN MLH1 puede hacer que un microsatélite sea inestable y alargarlo o acortarlo (Figura 2). La inestabilidad de los microsatélites se ha relacionado con muchos tipos de cáncer, incluidos los cánceres colorrectal, endometrial, ovárico y gástrico (Jones & Baylin, 2002).

Epigenética y Retraso Mental

Esta micrografía muestra 46 cromosomas metafásicos en forma de X sobre un fondo blanco. Una flecha apunta al extremo del brazo largo del cromosoma X donde hay una estrangulación. Debido al estrangulamiento del sitio, el extremo del cromosoma parece desprendido, dando al cromosoma X una apariencia frágil. (Figura 3)

Figura 3.

El síndrome del cromosoma X frágil es la discapacidad mental hereditaria más frecuente, especialmente en los hombres. Ambos sexos pueden verse afectados por esta afección, pero debido a que los hombres sólo tienen un cromosoma X, un cromosoma X frágil los afectará más severamente. De hecho, el síndrome X frágil ocurre en aproximadamente 1 de cada 4.000 hombres y 1 de cada 8.000 mujeres. Las personas con este síndrome tienen discapacidades intelectuales severas, retraso en el desarrollo verbal y comportamiento «autista» (Penagarikano et al., 2007).

El síndrome del cromosoma X frágil toma su nombre de la forma en que la parte del cromosoma X que contiene la anomalía genética se ve bajo un microscopio; generalmente aparece como si estuviera colgando de un hilo y fácilmente rompible (Figura 3). El síndrome es causado por una anomalía en el gen FMR1 (fragile X mental retardation 1). Las personas que no tienen el síndrome X frágil tienen de 6 a 50 repeticiones del trinucleótido CGG en su gen FMR1. Sin embargo, los individuos con más de 200 repeticiones tienen una mutación completa y generalmente muestran síntomas del síndrome. Demasiados CGGs causan que las islas CpG en la región promotora del gen FMR1 se conviertan en metilados; normalmente, no lo son. Esta metilación desactiva el gen, impidiendo que el gen FMR1 produzca una proteína importante llamada proteína frágil X de retraso mental. La pérdida de esta proteína específica causa el síndrome X frágil. Aunque se ha prestado mucha atención a la mutación de expansión de CGG como la causa del X frágil, el cambio epigenético asociado con la metilación FMR1 es el verdadero culpable del síndrome.

El síndrome del cromosoma X frágil no es el único trastorno asociado con el retraso mental que implica cambios epigenéticos. Otras afecciones similares incluyen los síndromes de Rubenstein-Taybi, Coffin-Lowry, Prader-Willi, Angelman, Beckwith-Wiedemann, ATR-X y Rett (Tabla 1).

Combatiendo Enfermedades con Terapia Epigenética

Debido a que muchas enfermedades, como el cáncer, implican cambios epigenéticos, parece razonable tratar de contrarrestar estas modificaciones con tratamientos epigenéticos. Estos cambios parecen un blanco ideal porque son por naturaleza reversibles, a diferencia de las mutaciones de la secuencia de ADN. El más popular de estos tratamientos tiene como objetivo alterar la metilación del ADN o la acetilación de las histonas.

Los inhibidores de la metilación del ADN pueden reactivar los genes que han sido silenciados. Dos ejemplos de estos tipos de medicamentos son la 5-azacitidina y la 5-aza-2′-deoxicitidina (Egger et al., 2004). Estos medicamentos actúan como el nucleótido citosina y se incorporan al ADN mientras se replican. Después de incorporarse al ADN, los medicamentos bloquean la acción de las enzimas DNMT, que inhibe la metilación del ADN.

Los fármacos dirigidos a las modificaciones de las histonas se denominan inhibidores de la histona deacetilasa (HDAC). Los HDAC son enzimas que eliminan los grupos acetilo del ADN, lo que condensa la cromatina y detiene la transcripción. Bloquear este proceso con inhibidores HDAC activa la expresión génica. Los inhibidores más comunes de la HDAC incluyen ácido fenilbutirico, SAHA, depsipéptido y ácido valproico (Egger et al., 2004).

La precaución en el uso de la terapia epigenética es necesaria porque los procesos y cambios epigenéticos están muy extendidos. Para tener éxito, los tratamientos epigenéticos deben ser selectivos con respecto a las células irregulares; de lo contrario, la activación de la transcripción de genes en las células normales podría hacerlas cancerosas, por lo que los tratamientos podrían causar los mismos trastornos que están tratando de contrarrestar. A pesar de este posible inconveniente, los investigadores están encontrando maneras de dirigirse específicamente a las células anormales con un daño mínimo a las células normales, y la terapia epigenética está comenzando a parecer cada vez más prometedora.

Referencias y Lecturas Recomendadas

Egger, G. y otros, Epigenetics in human disease and prospects for epigenetic therapy. Nature 429, 457-463 (2004) doi:10.1038/nature02625 (enlace al artículo)

Feinberg, A.P., & Vogelstein, B. La hipometilación distingue los genes de algunos cánceres humanos de sus contrapartes normales. Nature 301, 89-92 (1983) doi:10.1038/301089a0 (enlace al artículo)

Jones, P. A., & Baylin, S. B. El papel fundamental de los eventos epigenéticos en el cáncer. Nature Reviews Genetics 3, 415-428 (2002) doi:10.1038/nrg816 (enlace al artículo)

Mortalidad cardiovascular y diabetes determinada por la nutrición durante el período de crecimiento lento de los padres y abuelos. Revista Europea de Genética Humana 10, 682-688 (2002)

Penagarikano, O., et al. La fisiopatología del síndrome del cromosoma X frágil. Revista Anual de Genómica y Genética Humana 8, 109-129 (2007) doi:10.1146/annurev.genom.8.080706.092249

Robertson, K.D. DNA methylation and chromatin: Unraveling the tangled web. Oncogene 21, 5361-5379 (2002) doi:10.1038/sj.onc.1205609

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Predisposiciones genéticas humanas: la política oculta de la Ciencia Genómica

Por Jonathan Latham

bioscienceresource.org

Introducción

La mayor parte de la actual investigación médica asume que las predisposiciones genéticas hereditarias subyacen en las actuales epidemias y trastornos (no infecciosos). En una lista no completa se incluyen la diabetes tipo II, las enfermedades cardíacas, el cáncer, el autismo, diversas enfermedades mentales, la miopía y los accidentes cerebrovasculares. Históricamente, este paradigma genético determinista fue impulsado por la Industria Tabacalera. La Industria intentó desviar su responsabilidad en la epidemia de cáncer de pulmón a las “debilidades genéticas” personales, por ejemplo, los supuestos “genes del cáncer de pulmón” y los “genes de la adicción”. Las principales evidencias que apoyaron tales variantes genéticas fueron los experimentos conocidos como estudios de gemelos. Sin embargo, hay buenas razones para pensar que los estudios de gemelos son una metodología insuficiente que sobrestima en gran medida la contribuciones genéticas.

Los recursos que se incluyen en esta página revelan los orígenes no científicos y el consiguiente fracaso científico del paradigma de las enfermedades centradas en los genes. Los recursos están organizados por temas. El primero es El papel político de la investigación genética humana. Se sigue con artículos que muestran cómo Los estudios de gemelos crean unas falsas estimaciones de heredabilidad. Estas estimaciones llevaron a la aparición y subsiguiente Fracaso de la hipótesis de la enfermedad común-variantes comunes (CD-CV). La hipótesis CD-CV suponía que algunas variantes genéticas comunes (es decir, mutaciones) serían las responsables de cada enfermedad. Sus defensores asumieron que el análisis genético de las variantes identificaría a las personas en riesgo de enfermedad y que la identificación de la variante llevaría al desarrollo de nuevos tratamientos. Posteriormente, los investigadores realizaron miles de estudios de asociación entre el genoma completo (GWA) y el gen candidato (CGA) para identificar estas variantes. Sin embargo, se cometieron errores teóricos y experimentales en los estudios GWA y CGA. Los resultados de tales estudios apenas son reproducibles y sus hallazgos no han respaldado la hipótesis CD-CV, ni respaldan un papel destacado de la genética en las enfermedades más comunes.

Desafiando el actual paradigma centrado en los genes, muchos investigadores se han preguntado: ¿En qué pueden beneficiar a la Salud Pública la Genómica y las Pruebas Genéticas? Sugieren, en cambio, ocuparse de la prevención y el tratamiento de enfermedades complejas abordando causas conocidas como la mala alimentación, la falta de ejercicio, la pobreza y la contaminación. Es hora de que se actualice nuestra comprensión de El papel biológico del ADN, para así abordar la complejidad de los organismos y su interacción con el medio ambiente.

Artículos científicos nuevos y los ya considerados clásicos

El papel político de la investigación genética humana:

Pasado y presente

 

Jonathan Latham y Allison Wilson: “La ausencia de datos sobre el ADN: ¿es un espejismo la responsabilidad de los genes en las enfermedades?. Independent Science News. Diciembre de 2010.

Este artículo introductorio revisa la ausencia de estudios de asociación del genoma (GWA) para identificar aquellos genes que predisponen a sus portadores a enfermedades comunes. Argumentan que este hallazgo debe ser considerado como “el avance científico más importante en la comprensión de la salud humana en los últimos veinticinco años”. Se revisan resultados recientes de GWA (estudios de asociación del genoma completo), estudios de gemelos y otros datos, todos los cuales sugieren que los genes no son los mejores predictores de las enfermedades ni los mejores objetivos para la prevención o curación. Los autores sugieren que es hora de reconsiderar la financiación de la investigación científica de las enfermedades comunes, desde enfermedades cardíacas, accidentes cerebrovasculares, el cáncer, la diabetes, hasta trastornos como el autismo, el TDAH y la demencia, y problemas de salud mental como la esquizofrenia y la depresión. El artículo incluye una lista de enlaces a libros y artículos adicionales sobre el tema.

Gundle, Kenneth R., Molly J. Dingel y Barbara A. Koenig. La mayor esperanza de la Industria: el apoyo de la Industria Tabacalera a la investigación sobre la genética de la adicción a la nicotina”. Addiction 105. 6 (2010): 974-983.

El análisis de Legacy Tobacco Documents ilustra cómo “la búsqueda de una base genética para el hábito de fumar responde al plan que durante décadas viene llevando cabo la Industria para desviar la responsabilidad de las empresas de tabaco hacia la constitución genética de los individuos”.

Wallace, Helen M. “La Industria del Tabaco y el genoma humano: ¿manejando el tren de la Ciencia?” Genomics, Society & Policy 5.1 (2009).

La Industria Tabacalera promovió en la década de 1950 la idea de que una una parte de los fumadores está “genéticamente predispuesto” a padecer cáncer de pulmón”. Wallace utiliza documentos de la Industria Tabacalera para investigar su papel en la financiación del “tren de la Ciencia” en el que la genética dominaría la agenda de investigación del cáncer. Wallace concluye “que la Industria Tabacalera ha jugado un importante papel en la configuración de las agendas de investigación, promoviendo la idea de que el análisis individual del genoma sería beneficioso para la salud pública”.

Libro: Campbell, T. Colin y Howard Jacobson. “Una visión integral: Repensando la Ciencia de la Nutrición”. BenBella Books, Inc. 2013.

T. Colin Campbell, a partir de sus 50 años de experiencia en investigación, intenta mostrar cómo el reduccionismo genético y nutricional encaja con poderosos intereses para impedir una mejor comprensión científica. La desinformación resultante perjudica la salud individual y pública. Campbell explica cómo la adopción de un paradigma “integral” revitalizaría la ciencia y revolucionaría el cuidado de la salud.

Libro: Lewontin, Richard C. “La Biología como Ideología: La doctrina del ADN”. House of Anansi. 1991.

Corto y elegante. El genetista Richard Lewontin argumenta que los rasgos (por ejemplo, la altura) son el producto de los genes, el azar y el medio, todos ellos irreductiblemente entrelazados. Discute las falacias lógicas que sustentan la Sociobiología y los peligros del reduccionismo científico para la sociedad. Consulte la reseña del libro en : “La Biología como Ideología: La doctrina del ADN”. Descubra por qué los investigadores, los políticos y tantos otros se sienten atraídos por los argumentos de los deterministas genéticos.

Los estudios de gemelos generan estimaciones erróneas de heredabilidad

Beckwith J. y Morris-Singer CA (2012). Heredabilidad faltante: entorno oculto en los estudios genéticos del comportamiento humano”. Capítulo del libro en: NOMOS LII: Evolución y Moralidad. Ediciones Fleming J, Levison S; Nueva York: NYU Press; páginas 122-136.

La búsqueda de predisposiciones genéticas ha recibido un impulso por las estimaciones de heredabilidad derivados de estudios de gemelos. Los estudios de gemelos estiman el rasgo de “heredabilidad” comparando la concordancia de la enfermedad y los fenotipos de comportamiento entre conjunto de gemelos idénticos y no idénticos. El fracaso sistemático de los estudios GWA para encontrar la variación suficiente que apoye las estimaciones de heredabilidad de los estudios de gemelos se ha denominado «heredabilidad faltante». Beckwith y Morris-Singer muestran que la atribución errónea de influencias ambientales a la genética puede explicar la denominada “heredabilidad faltante”. Los autores cuestionen numerosas suposiciones que subyacen en la genética del comportamiento.

Joseph, Jay. La genética de las actitudes de los conductas políticas: afirmaciones y refutaciones”. Psicología ética y humana y psiquiatría, 12.3 (2010): 200-217.

Explica por qué “la principal suposición teórica del método de los gemelos sostiene que los pares de gemelos monocigóticos y dicigóticos que experimentan entornos iguales (AEMA)” es insostenible. Propone que las estimaciones de los estudios en gemelos de los efectos genéticos pueden explicarse completamente por factores no genéticos.

Richardson, Ken y Sarah H. Norgate. “Análisis crítico de los estudios de coeficiente de inteligencia de los niños adoptados”. Human Development 49.6 (2007): 319-335.

Recientes estudios de IQ en niños adoptados afirman que la varianza genética aditiva subyace en la variación del cociente intelectual. Richard y Norgate identifican los efectos no genéticos (por ejemplo, la edad, la restricción de rango, los efectos del tratamiento familiar) que minan las conclusiones de los estudios de adopción.

Rose, Steven PR. Comentario: Estimaciones de heredabilidad -hace tiempo que sobrepasaron la fecha de caducidad”. International Journal of Epidemiology 35.3 (2006): 525-527.

Los sistemas biológicos son complejos, no lineales y no aditivos. Las estimaciones de heredabilidad son intentos de imponer una dicotomía simplificada y reificada (naturaleza/nutrición) en procesos no dicotómicos”. Recomienda que los investigadores “intenten analizar las causas, no varianzas”. Resume los problemas con las estimaciones de heredabilidad.

Joseph, Jay. “No en sus genes: una visión crítica de la genética del trastorno por déficit de atención con hiperactividad”. Developmental Review 20.4 (2000): 539-567.

Joseph examina tantos los estudios de gemelos como los estudios de adopción en sus consideraciones sobre el TDAH e identifica numerosos factores que invalidan la suposición de un medio ambiente idéntico (AEMA). La validez de un AEMA es fundamental para dar crédito a las estimaciones de heredabilidad de los estudios de gemelos.

Stoltenberg, Scott F. “Ponerse de acuerdo con la Heredabilidad (1997)”. Genetica 99.2-3 (1997): 89-96.

Citando a Stoltenberg: “En un sentido genético, sólo los componentes de los gametos se heredan, los rasgos se desarrollan de nuevo en cada individuo. Sin embargo, cuando los científicos hacen afirmaciones que sugieren que un comportamiento es hereditario, perpetúan el malentendido de que los comportamientos se transmiten de padres a hijos, como un testigo que pasa de un corredor a otro”. Con su cuidadosa discusión de la herencia “técnica” contra “tradicional”, y lo que realmente es heredado, Stoltenberg aclara varios conceptos erróneos y sugiere una nueva palabra, “seleccionabilidad” como una posible solución a la actual confusión tanto de científicos como de la gente sobre las discusiones en torno a la heredabilidad.

El fracaso de la hipótesis de la

enfermedad común-variantes comunes (CD-CV)

Buchanan, Anne V., Kenneth M. Weiss y Stephanie M. Fullerton. “Disección de enfermedades complejas: ¿la búsqueda de la piedra filosofal?”. International Journal of Epidemiology 35.3 (2006): 562-571.

Los autores se preguntan: “¿por qué los métodos tradicionales utilizados en epidemiología y genética no han sido suficientes para determinar las causas de enfermedades complejas, y por qué el riesgo individual es imposible de predecir?”. Discuten las dificultades para determinar las causas genéticas o ambientales específicas de las enfermedades complejas, pero tenga en cuenta que “afortunadamente, muchas de las enfermedades complejas más comunes se pueden prevenir o modificar con cambios en el comportamiento, tales como la dieta y el ejercicio”, lo que permite la prevención o como terapia, aunque no se haya determinada la causa exacta…”tal vez va siendo hora de que los científicos lo tengan en consideración”.

Terwilliger, Joseph D. y Harald HH Göring.”Mapa genético en los siglos XX y XXI: métodos estadísticos, análisis de datos y diseño experimental”. Human Biology 81.5 (2000): 663-728.

En el año 2000, los autores se preguntaron si las suposiciones no probadas y poco realistas obstaculizaban la comprensión por parte de los genetistas de la relación entre los rasgos y las enfermedades complejas. Los autores citan la hipótesis de enfermedad común-variantes comunes (CD-CV), “que asumía que los alelos comunes con elevadas fracciones atribuibles, como APOE4 y la enfermedad de Alzheimer, dominarían la etiología del rasgo”, como un excelente ejemplo de tales suposiciones. Terwilliger y Göring dijeron en su lugar “que es probable que un número mayor de alelos poco comunes participe en la etiología de las enfermedades complejas”.

Terwilliger, Joseph D. y Harald HH Göring.Actualización de Terwilliger y Göring”; Mapa Genético en los siglos XX y XXI (2000): mapa genético cuando las variantes raras son comunes y las variantes comunes son raras” Human biology 81.5/6 (2009): 729-733.

En el año 2000, Terwilliger y Göring argumentaron en contra de la hipótesis de la enfermedad común-variantes comunes (CD-CV) que en ese momento se creía que era el modelo plausible para la genética de las enfermedades complejas (es decir, el cáncer, la diabetes, el Alzheimer, etc)… “Diez años después y millones de dólares de los contribuyentes gastados, nuestra posición, que ante fue considerada extrema, ha reemplazado a la opinión dominante hace una década, ya que la reciente avalancha de datos empíricos de estudios de asociación del genoma arroja resultados que son inconsistentes con la hipótesis CD-CV y los escenarios optimistas sobre una medicina personalizada”. Terwilliger y Göring argumentan (una vez más) que es hora de reconsiderar la investigación sobre la causalidad de las enfermedades comunes.

Jonathan Latham y Allison Wilson. “La ausencia de datos sobre el ADN: ¿se trata de un espejismo la relación entre los genes y las enfermedades?”. Independent Science News. Diciembre de 2010  (Véase el primer recurso bajo el encabezado: El papel político de la investigación genética humana: pasado y presente). Este artículo introductorio también tiene una explicación de la hipótesis CDE-CV y cómo ha sido desmentida por los estudios GWA [ estudios de asociación del genoma completo].

Pearce, Neil. Epidemiología en un mundo en evolución: variación, causalidad y factores ubicuos de riesgo”. International Journal of Epidemiology 40.2 (2011): 503-512.

Muchos factores de riesgo de enfermedad están ahora omnipresentes o casi omnipresentes en ciertas poblaciones: inactividad; altos niveles de consumo de productos animales y alimentos procesados; sustancias químicas causantes de cáncer; y exposición a la radiación, por nombrar algunos. Cuando los factores de riesgo están omnipresentes, las causas de la variación de la enfermedad en las poblaciones pueden atribuirse únicamente a los genes, mientras que a menudo los mejores métodos de prevención o curación serían los cambios en el estilo de vida o la mejora de la salud ambiental. Para ilustrar, «vivimos en un planeta donde casi todo el mundo tiene una dieta alta en fenilalanina….. La PKU (fenilcetonuria) es considerada como una enfermedad clásica de carácter genético, pero la intervención es ambiental. Esto se debe a que la PKU es «causada por el efecto conjunto» del gen y la dieta alta en fenilalanina. De hecho, el 100% de los casos de PKU son causados por el gen (y esencialmente su heredabilidad es del 100%), ya que el 100% de los casos podrían en teoría ser prevenidos eliminando el gen de la población. Sin embargo, el 100% de los casos también pueden prevenirse reduciendo la fenilalanina en la dieta. «Por lo tanto, para desarrollar una comprensión precisa de las causas y métodos eficaces para su prevención o tratamiento, los investigadores deben tener en cuenta factores de riesgo omnipresentes y, por lo tanto, a menudo ocultos”.

Se cometieron errores en los estudios GWA y CGA

[Asociación entre el genoma completo (GWA) y el gen candidato (CGA)]
Ioannidis, John PA, y col. Validez de los estudios de asociación genética”. Nature Genetics 29.3 (2001): 306-309.

Al evaluar por metaanálisis “370 estudios que abordan 36 asociaciones genéticas sobre diversos resultados de la enfermedad”, los autores encontraron que “el primer estudio tendió dar estimaciones más impresionantes de la protección o predisposición a la enfermedad que la posterior investigación”. Discuten el porqué.

Lambert, Christophe G. y Laura J. Black. Aprender de nuestros errores de los estudios de asociación del genoma completo (GWAS): del diseño experimental al método científico”. Biostatistics 13.2 (2012): 195-203.

Lambert y Black discuten sobre los errores básicos de diseño experimental y los “errores por omisión” que siguen plagando los estudios de asociación del genoma completo (GWA). Estos van desde el uso de diferentes fuentes de ADN y la falta de aleatorización de los bloques de casos y controles, hasta la búsqueda de correlaciones en lugar de intentar la falsación de hipótesis. “A menudo, una investigación más profunda sobre lo que parece como un hecho aislado lleva a la apreciación de un problema más amplio”. Señalan el valor de los errores, si aprendemos de ellos. Un valioso recordatorio de lo que hace que la ciencia sea “científica”.

Charney, Evan y William English.Genes candidato y Comportamiento Político”. American Political Science Review 106.01 (2012): 1-34.

Charney y English analizan un artículo del año 2008 que afirmaba haber demostrado que “dos genes predicen la participación de los votantes” (Fowler y Dawes, 2008). Los autores ilustran cómo una enorme cantidad de problemas metodológicos minan la validez de los estudios de Asociación de genes candidatos (CGA). Entre estos problemas se incluyen clasificaciones defectuosas de genotipo y estratificación de la población. Reanalizaron los datos de Fowler y Dawes para mostrar que, de hecho, “dos genes no predicen la participación electoral”.

El coste: ¿La genómica y las pruebas genéticas

pueden beneficiar a la salud pública?

Hall, Wayne D., Rebecca Mathews y Katherine I. Morley. Ser más realistas sobre los efectos en la salud pública de la medicina genómica”. PLoS medicine 7.10 (2010).

Se cuestionan los beneficios para la salud de predecir el riesgo de sufrir una determinada enfermedad a partir de la información de riesgo genético, ahora o en el futuro. También se destacan los costes de las estimaciones de riesgo genético, que incluyen falsos positivos. Otros costes incluyen el despreciar el valor del cambio en el estilo de vida y el uso indebido por parte de la Industria, que evita así sus responsabilidades (por ejemplo, la Industria del Tabaco).

Wallace, Helen M. Análisis genético para determinar la susceptibilidad a la enfermedad”. eLS (2009).

Un artículo muy valioso para comprender el propósito principal detrás del impulso para la realización de las pruebas genéticas. “No existen pruebas de susceptibilidad genética que cumplan los criterios médicos de evaluación, y hay un creciente escepticismo en la literatura científica de que alguna vez lo hagan. Sin embargo, existe un destacado compromiso político y comercial en la detección genética de la susceptibilidad a la enfermedad” , tratando de establecer un vínculo entre los datos del ADN con los registros médicos, de modo que puedan extraerse para predecir y prevenir la enfermedad. Wallace disecciona el impulso científico y las medidas políticas que hay detrás de las pruebas genéticas y los usos propuestos.

Wallace Helen M. Un modelo de interaccione gen-gen y gen-ambiente y sus implicaciones para dirigir las intervenciones ambientales por genotipo”. Theor Biol Med Model . Vol. 3:35 (2006).

El valor práctico de “enfocar las intervenciones ambientales por genotipo depende de las contribuciones ambientales y genéticas a la varianza de las enfermedades comunes, y la magnitud de cualquier interacción entre el gen y el medio ambiente”. Wallace desarrolla un nuevo modelo para examinar estas interacciones y concluye que los beneficios para la salud pública de tales intervenciones dirigidas pueden ser limitados.

Chaufan, Claudia y Jay Joseph. Heredabilidad faltante de las enfermedades comunes: ¿deberían importar a los investigadores de la salud?”. International Journal of Health Services 43.2 (2013): 281-303.

¿Nuestra sociedad está básicamente sana y aquellos que caen enfermos tienen una predisposición genética deficiente? ¿Puede la salud pública beneficiarse de la información genética humana? Los autores argumentan que “centrarse en la genética es una enorme distracción” de la investigación y de las verdaderas políticas de promoción de la salud.

Prevención y tratamiento de las enfermedades complejas

Joseph, Jay. «Una parábola de la genética humana «. Journal of Mind & Behavior 32.3 (2011).

Naturaleza vs. Nutrición o Herencia vs. Medio Ambiente. Ilustra inteligentemente la divergencia de opiniones y estrategias entre quienes creen que las causas y soluciones significativas de los trastornos psiquiátricos y las enfermedades médicas comunes se encontrarán en los genes de un individuo y quienes creen que la evaluación y modificación del medio ambiente (incluyendo la clase social, la educación, la dieta, la exposición ambiental y el estilo de vida) son más prometedoras. Sería un excelente artículo de discusión para los estudiantes.

Chaufan, Claudia. ¿En qué medida puede contribuir un amplio estudio de población sobre genes, entornos, sus interacciones y las enfermedades comunes en la salud de los estadounidenses?”. Social Science & Medicine 65.8 (2007): 1730-1741.

Usando la diabetes tipo II como ejemplo, Chaufan responde a su pregunta y describe cómo debiera ser una política de salud pública significativa.

Booth, Frank W., et al. “La guerra contra las enfermedades crónicas modernas: Prevención primaria a través de la Biología del ejercicio”. Journal of Applied Physiology 88.2 (2000): 774-787.

Sugiere por qué la actual “guerra contra las enfermedades crónicas” de la medicina moderna, que se centra en la causalidad genética y el desarrollo de “tratamientos de enfermedades secundarias y terciarias”, no logra frenar la epidemia de enfermedades crónicas. Propone estrategias de prevención de enfermedades, con un enfoque en la dieta y el ejercicio, como armas más fructíferas. Ilustra cómo la tecnología disminuye la actividad humana y con la inactividad aumenta el riesgo de una mala salud.

Epstein, Samuel S., y col . La crisis en los Estados Unidos y la política internacional contra el cáncer”. International Journal of Health Services 32.4 (2002): 669-707.

El establishment estadounidense en la lucha contra el cáncer lleva luchando contra él durante 40 años y perdiendo “la guerra contra el cáncer”. El National Cancer Institute (NCI) y la American Cancer Society (ACS) en conjunto han gastado miles de millones de dólares de los contribuyentes y donantes en diferentes enfoques fallidos, mientras que la epidemia de cáncer aumenta de manera inexorable. Epstein sostiene que la mayoría de los cánceres se pueden prevenir eliminando los carcinógenos en el lugar de trabajo y el medio ambiente y en los productos de consumo. Sin embargo, los conflictos de interés dentro del establishment del cáncer y el mundo académico aseguran que la gente, los legisladores y las agencias de regulación seguirán sin estar informados sobre la prevención del cáncer. Las consecuencias de estos fracasos llevan a un sufrimiento innecesario y a la muerte prematura de muchas personas víctimas de cáncer, sometiendo a las personas a tratamientos innecesarios debido a falsos positivos durante las pruebas de detección del cáncer.

Epstein, Samuel S.Perdiendo la guerra contra el cáncer: quién tiene la culpa y qué hacer al respecto”. International Journal of Health Services 20.1 (1990): 53-71.

Epstein detalla las principales fuentes de exposición a los carcinógenos. Estos datos son vitales para llevar a cabo una política eficaz de prevención del cáncer. A continuación, describe los diversos obstáculos a la regulación del carcinógeno y otras estrategias de prevención necesarias. Ilustra cómo el NCI y la AEC están «interponiéndose en el camino de la prevención» y esboza la estrategia utilizada por la industria para bloquear una regulación apropiada. También critica el «estilo de vida académico», como Sir Richard Doll y Bruce Ames, de quienes dice que distraen la atención de importantes fuentes de exposición involuntaria a agentes cancerígenos como en el lugar de trabajo y los productos de consumo. El cáncer debe ser considerado como una enfermedad esencialmente prevenible «y Epstein detalla cómo prevenirla.

El papel biológico del ADN

Charney, Evan . Genética del Comportamiento y Postgenómica”. Behavioral and Brain Sciences 35.5 (2012): 331.

¿Será posible predecir el fenotipo a partir del genotipo? Los avances recientes en la ciencia de la genética (desde la actividad retrotransposonible hasta la epigenética) sugieren que el fenotipo de un organismo depende de muchos eventos aleatorios y estocásticos que no han sido incorporados en las teorías del desarrollo perinatal, la función cerebral y el comportamiento. Tampoco se han incorporado en los análisis de la validez de los estudios de asociación de gemelos o genes (GWA).

Libro: Krimsky, Sheldon y Jeremy Gruber. Explicaciones genéticas: Sentido y disparates (2013)”. Harvard University Press, 2013.

En palabras del coeditor Sheldon Krimsky, «Los capítulos de este volumen ofrecen un contrapunto a las afirmaciones exageradas, erróneas o excesivamente simplificadas sobre el papel que desempeña el ADN en las células, los organismos, la evolución, el comportamiento humano y la cultura». Una excelente revisión de este libro y una visión actualizada del papel del ADN que se basa en los hallazgos científicos más recientes. Lea: Ensayo sobre Explicaciones Genéticas” de Evan Charney.

Annila, Arto y Keith Baverstock. “Genes sin protagonismo: una reevaluación de los fundamentos de la Biología”. Journal of The Royal Society Interface 11.94 (2014): 20131017.

La secuenciación del genoma humano plantea dos interrogantes intrigantes: ¿por qué la predicción de la heredabilidad de enfermedades comunes por la presencia de alelos anormales ha demostrado ser tan poco gratificante en la mayoría de los casos y cómo pueden unos 25.000 genes generar una complejidad tan rica y evidente en el fenotipo humano? Annila y Baverstock proponen que «la Biología puede entenderse mejor en términos de la física de los sistemas disipativos complejos (consumidores de energía) y la segunda ley de la termodinámica, donde la capacidad de extraer energía (nutrientes) del medio ambiente proporciona la base para la selección natural«. Al dejar atrás al ADN, consideran el papel de las proteínas, las vías metabólicas, el medio ambiente y la termodinámica en la creación del fenotipo.

Otros sitios web con recursos científicos

Consejo para la Genética Responsable

El Consejo para la Genética Responsable representa el interés público y fomenta el debate público sobre las implicaciones sociales, éticas y ambientales de las tecnologías genéticas «Los temas incluyen: patentes, clonación, pruebas genéticas, determinismo genético, privacidad, guerra biológica y más ”.

GeneWatch UK

GeneWatch UK es una organización sin fines de lucro que tiene como objetivo asegurar que las tecnologías genéticas se desarrollen y utilicen en interés público – para que promuevan la salud humana, protejan el medio ambiente y respeten los derechos humanos y los intereses de los animales. Genewatch cubre la genética humana, los organismos modificados genéticamente (OMG) y las armas biológicas. También supervisan los programas de investigación (incluidas las bases de datos de ADN y los biobancos) y las patentes. GeneWatch UK desempeña un papel esencial para mantener informados a los científicos y al público en general sobre cuestiones genéticas clave.
HealthNewsReview.org

¿Con qué fidelidad reflejan las informaciones sobre temas de salud los hallazgos científicos reales y sus implicaciones? Ofrece un análisis crítico independiente de las noticias sobre salud.
El cuento de la Sirena

Subtitulado Una Conversación sobre la naturaleza de la causalidad genética en la evolución, el desarrollo y la ecología, el blog de cuentos de sirenas ofrece discusiones divertidas y eruditas sobre temas que van desde la causalidad de la enfermedad hasta las probabilidades. Entre los colaboradores se incluyen: Ken Weiss, Anne Buchanan y Holly Dunsworth.

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La Biología como ideología: la doctrina del ADN

Autor del libro: Richard Lewontin

Revisión de: Jonathan Latham (The Bioscience Resource Project)

independentsciencenews.org

Los biólogos saben que los rasgos complejos están asociados típicamente con la variación genética entre los individuos. Sin embargo, si escuchamos en las noticias que la obesidad, el comportamiento antisocial o algún trastorno tienen un elevado componente genético, es probable que demos una excesiva importancia a este hecho. Seremos menos propensos a atribuir a factores sociales como la causa y es más probable que aceptemos una solución tecnológica o farmacéutica como remedio. El trastorno también puede adquirir una credibilidad y una sensación de inevitabilidad de la que antes carecía. El razonamiento que lleva a estas conclusiones no carece de una cierta lógica, después de todo se investigan las causas en la búsqueda de soluciones. No obstante, debemos tener cuidado de que nuestros pensamientos estén bien fundamentados.

En los seis cortos capítulos del libro La Biología como Ideología, Richard Lewontin, un reconocido genetista, tratar de aclarar la relación entre los genes, la sociedad y la genética. En particular, analiza la importancia que ha adquirido el determinismo genético como un mecanismo de causalidad.

Los rasgos biológicos, argumenta, son el resultado de los genes, el azar y el medio ambiente, y otros elementos que se encuentran entrelazados de manera irreductible. Por ejemplo, no es cierto (como muchos afirman) que un % de la altura de un individuo o su coeficiente de inteligencia o cualquier otra característica esté determinada genéticamente y el resto sea el resultado del medio ambiente. Tampoco es cierto en sentido estadístico si se considera a una población en su conjunto. Que esto es una falacia se puede demostrar considerando la altura. Si se alimenta a un grupo de individuos con una misma dieta y se mide la variabilidad de altura entre ellos, cualquier variabilidad se atribuirá factores genéticos, junto a otras variaciones fortuitas que se den durante el desarrollo. Nada de esto se atribuirá al medio ambiente, al menos que, por supuesto, otros factores además de la dieta tengan una influencia ambiental. La heredabilidad de la altura será, en tales circunstancias, muy alta. Pero si alimentamos a cada individuo de un grupo con una dieta diferente, sobre todo dietas que varíen mucho en cantidad y en calidad, la heredabilidad de la altura parecerá muy baja. Por lo tanto, la heredabilidad no es un valor absoluto, sino que depende de hecho del medio ambiente. Como valor medible, por lo tanto, no es algo que se pueda generalizar. Sólo sería cierto para una población específica bajo determinadas circunstancias.

Esto no quiere decir que los genes no sean importantes. Más bien, que la trampa en la que cae el determinismo genético es la trampa del reduccionismo. Es una mentalidad que olvida otras causas de la obesidad, del comportamiento antisocial, la esquizofrenia y otras muchas enfermedades. Muchos biólogos, al menos formalmente, desautorizan dicho reduccionismo e insisten en que los genes no determinan la obesidad o cualquier otro rasgo, pero sin embargo escriben, publican y publicitan lo contrario para obtener subvenciones como si realmente sí lo fueran. Es como si aquella desautorización de alguna manera se perdiese.

La Biología como Ideología se ganó en 1993 el título del libro más subversivo del año. ¿Cómo es posible que este libro, o cualquier otro libro de ciencia, pueda ganar este título? La razón principal es que Lewontin reconoce lo que pocos científicos reconocen: que la respetabilidad que se da al determinismo biológico, y particularmente al genético, no es simplemente un error de juicio científico. Se trata más bien de esa tendencia en que las interacciones entre los científicos y aquellos que ostentan el poden son mutuamente complacientes.

Esta tendencia se observa más claramente en Sociobiología, que mediante una serie de falacias lógicas llega a una teoría de la naturaleza humana que permite a sus seguidores argumentar que la xenofobia, las estructuras jerárquicas son el el estado “natural” de las sociedades humanas. Por lo tanto, de manera implícita, si la desigualdad y la violencia son algo “natural” de la naturaleza humana, entonces la culpa no radica en nuestros acuerdos e instituciones sociales, sino en nuestros genes. Pero la Sociobiología, como demuestra Lewontin, no está bien fundada científicamente. Es sólo una ilusión con cierto brillo científico. En esto, La Biología como Ideología muestra que cada vez un mayor número de filósofos y sociólogos han llegado, aunque con menos claridad y estilo, que los científicos no sólo ( o incluso nunca) desarrollan sus teorías basándose únicamente en las consideraciones objetivas de las evidencias. Sus creencias, valores y perspectivas financieras también pueden influir en ellos para ignorar los hechos que consideran inconvenientes, sin importar lo evidentes que sean.

La Biología como Ideología es uno de los mejores libros que se haya escrito como genética. Aclara el tema de manera directa y accesible y continúa con la tradición del escepticismo científico que tanto se admire fuera del ámbito científico. Sin embargo, al hacerlo, demuestra que el escepticismo en la ciencia no se distribuye por igual y algunas áreas de la ciencia no reciben sistemáticamente la dosis completa.

ISBN: 0140232192 Editorial: Penguin books (1991)

Artículos relacionados:

En la página de recursos del proyecto hay importantes actualizaciones científicas sobre los recientes fracasos de la genómica humana y el determinismo genético, muchos de los cuales ya fueron predichos por Richard Lewontin: Predisposiciones genéticas humanas: la política oculta de la ciencia genómica.

 

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Una nueva teoría basada en la geometría embrionaria propone una explicación de cómo evolucionaron los vertebrados

Una nueva teoría pretende explicar cómo el complejo cuerpo de los

vertebrados, con su esqueleto, músculos, sistema nervioso y cardiovascular, proviene del desarrollo de una sola célula y cómo evolucionaron estos sistemas con el tiempo.

Por David B. Edelman, Mark McMenamin, Peter Sheesley, Stuart Pivar

sciencedirect.com

Fig. 1
Según la teoría Neo-Darwinista, los principales cambios evolutivos se han producido como consecuencia de la selección de mutaciones genéticas arbitrarias, fortuitas a lo largo del tiempo. Sin embargo, algunos investigadores dicen que este teoría no explica de manera satisfactoria formas radicalmente diferentes de vida y su rica complejidad, sobre todo si observamos a los vertebrados y los seres humanos.

Resumen

En este artículo presentamos una explicación plausible del origen del patrón corporal de los vertebrados. Ofrecemos una reconstrucción teórica de la estructura geométricamente regular de la blástula resultante de la subdivisión del óvulo fecundado, seguido de deformaciones mecánicas de la blástula en etapas posteriores de gastrulación. Sugerimos que la formación del patrón corporal de los vertebrados durante el desarrollo, así como la fijación de sus variantes en el curso de la evolución, se ha visto limitado y guiado parcialmente por unos mecanismos globales. Se puede argumentar que el papel de estas limitaciones en el control de la morfología, algo muy descuidado anteriormente en las explicaciones del desarrollo y de la macroevolución, es algo crítico en cualquier explicación sobre el origen del patrón corporal de los vertebrados. Supusimos que la blástula preserva de manera inherente la geometría subyacente de la matriz cuboidal de ocho células producidas por las tres primeras divisiones que finalmente definen los ejes medial-lateral, dorsal-ventral y anterior-posterior del futuro patrón corporal. A través de representaciones gráficas se demuestra la formación de las estructuras principales del cuerpo de los vertebrados a través de deformaciones mecánicas de patrones geométricos predecibles durante la gastrulación. El rigor descriptivo de nuestro modelo se apoya en sucesivas comparaciones con las caracterizaciones previas del plan corporal del embrión y del adulto en los vertebrados. Aunque sea especular, el modelo aborda algo que todavía no ha encontrado una explicación plausible en la literatura científica sobre el origen de la morfología de los vertebrados. Una solución coherente al problema de la morfogénesis, un objetivo difícil de alcanzar en la actualidad, sólo se podrá lograr si se mira tanto hacia arriba como hacia abajo (por ejemplo, las limitaciones mecánicas y las propiedades geométricas consideradas aquí) y las influencias de abajo hacia arriba (por ejemplo, moleculares y mecánico-químicas).

El origen de la vida, la evolución con una creciente complejidad, y el desarrollo del embrión a partir de un solo óvulo, todo ello parece algo milagroso a primera vista, y todavía sigue siendo algo inexplicable”. – Paul Davies

La palma se la llevará aquel que rastree las fuerzas que forman el cuerpo del animal a partir de las fuerzas generales que moldean la vida del universo”. – Karl Ernst von Baer

Introducción

1.1. La forma del animal: un problema que viene de muy atrás

Uno de los problemas aún no resueltos a lo que se enfrenta la Biología moderna es el origen de la complejidad biológica, especialmente en lo que se refiere a la forma de nuestros propios cuerpos. Desde Leonardo da Vinci y Vesalio, hasta Anatomía de Grey, los anatomistas han logrado proporcionar unas descripciones muy detalladas de los sistemas musculoesqueléticos, de órganos y de nervios. Sin embargo, el problema del origen de estos y otros aspectos de la forma del organismo sigue sin resolverse. Dado que el cuerpo se desarrolla a partir de un embrión, los anatomistas del siglo XIX buscaron una solución razonable a partir de la observación del desarrollo temprano de los animales o embriogénesis. A finales del siglo XIX, ya se habían caracterizado los estadios embriológicos de casi todas las principales categorías taxonómicas con absoluto detalle. Pero no hubo respuestas, ya que la forma del embrión parecía emerger, con un repentino cambio de fase, de una masa de células, sin dar ninguna pista del mecanismo responsable de la organización de esa forma. Por otra parte, aunque necesariamente debe existir una relación entre la aparición de la forma animal durante el desarrollo somático y el advenimiento de nuevas categorías taxonómicas durante la evolución, la naturaleza de esta relación todavía no se entiende. Por ejemplo, la transición evolutiva de los tetrápodos marinos hacia los vertebrados terrestres fue aclarada recientemente por el descubrimiento de Tiktaalik roseae y otras formas de transición (Shubin et al., 2006a, 2006b, 2014).

Sin embargo, el origen de los primeros peces sigue siendo un misterio y todavía buscamos una explicación plausible de la aparición de las aletas. Basándonos en las similitudes morfológicas, el anfioxo, la fase larval del tunicado y la Pikaia gracilens del Cámbrico se han sugerido como posibles precursores de los primeros peces, aunque los orígenes de estas formas no han sido explicadas (Morris y Caron, 2012). En otro ejemplo, Darwin dio una explicación plausible de la aparición de diferentes adaptaciones del pico entre los pinzones de las Galápagos (Darwin, 1859). Sin embargo, la selección natural no proporciona un mecanismo que explique la aparición de diferentes formas de picos, mucho menos la morfología generales de los miembros de la familia tangara, conocida como pinzones de Darwin. En el Origen de las Especies no se aborda cómo han surgido nuevas especies. Más bien se afronta la cuestión de cómo podría funcionar la selección una vez que se han establecido numerosas variaciones (Darwin, 1859). Un reciente trabajo que destaca la importancia de las interacciones genéticas y epigenéticas en la evolución de los pinzones de Darwin sugiere que ni uno ni otro debe ser considerado como algo primordial en la aparición de nuevas especies (Skinner et al., 2014). El mecanismo que subyace en la aparición de formas radicalmente nuevas sigue siendo una cuestión muy abierta (para un resumen detallado de la historia y el estudio del origen de las formas vertebradas, véase Onai y Kuratani, 2014, y para una revisión del problema de la macroevolución, ver también Vrba y Eldredge, 2005).

La descripción del modelo conceptual propuesto aquí continúa con el relato histórico del problema de la forma de los vertebrados y diversas consideraciones científicas y filosóficas relevantes. Los autores piden que el lector deje a un lado el escepticismo en un problema tan complejo y que lleva tanto tiempo en el candelero por dar una solución de una relativa simplicidad. Aunque ni riguroso ni exhaustivo en un sentido empírico, nuestro modelo ofrece una descripción intuitiva y plausible de la aparición de un modelo de fuerzas geométricas mecánicas limitativas. El modelo proporciona un patrón o plan de trabajo para realizar investigaciones adicionales, sujeto a la confirmación (o refutación) por los investigadores interesados.

1.2. Geometría embrionaria

Los patrones corporales de organismos complejos son predominantemente simétricos, bien radial o bilateralmente. Los animales con simetría radial tienen sus cuerpos parecidos a jarrones. Los animales con simetría bilateral poseen tubos segmentados con cabeza en la parte anterior, ojos dorsales y pares de extremidades articuladas y puntiagudas. Todos los organismos complejos se desarrollan a partir de un óvulo fecundado que se escinde alternativamente a lo largo de los tres ejes espaciales, dando lugar a ocho células que se disponen en los vértices de una forma de cuboide. Posteriores divisiones originan la blástula, un conjunto de cientos de células de geometría bastante regular derivada de la forma anterior de cuboide (Fig.1, en la parte superior). La blástula se asemeja a la esfera terrestre, con las células situadas en los hemisferios norte-sur, este-oeste, flotando como continentes, sobre el núcleo líquido del blastocelo. Se especula, según este modelo y del mismo modo que las placas tectónicas, que estas células han “derivado” durante eones, lo que resulta en la perturbación y deformación de la geometría original de las formas animales incipientes. Como se demostrará más adelante, el patrón corporal principal podría haber surgido, posiblemente, de estos patrones de división. La “geometría embrionaria”, como a la que aquí se hace referencia, hace ciertas predicciones sobre la morfología de las formas animales que surgen de las limitaciones geométricas globales y de las fuerzas mecánicas que actúan en conjunción con ciertos mecanismos mecánico-químicos y celulares locales en las formas que caracterizan la organización de los conjuntos de células en las primeras fases de la morfogénesis. El modelo especulativo que aquí se ofrece caracteriza la embriogénesis como una serie de cambios mecánicos de topología limitada por las propiedades físicas en cuanto a tamaño y forma. Aunque reconocemos la importancia de relacionar este proceso global desde arriba hacia abajo con la dinámica molecular y celular de abajo hacia arriba para lograr una comprensión del proceso de adquisición de la forma animal durante el desarrollo como a lo largo de la evolución, no intentamos tal síntesis en el presente trabajo.

2. El modelo

Los eventos iniciales predichos por este modelo sugieren que la aparición de morfologías tanto radiales como bilaterales se producen cuando la membrana de la blástula se invierte durante la gastrulación, descendiendo simétricamente o asimétricamente a lo largo de la superficie interna de la blástula, llegando finalmente al fondo de la forma embrionaria temprana. En la gastrulación simétrica, los segmentos separados de las distintas capas celulares se encuentran en el polo interior opuesto, donde se unen para proyectarse hacia arriba y hacia afuera a través del blastoporo, como tentáculos (o en el caso de las plantas, un brote cilíndrico que se abre en círculos de hojas o flores) (Figura 2). En la gastrulación asimétrica, uno de los hemisferios longitudinales, el futuro lado dorsal del cuerpo, entra en el blastoporo mediante una especie de subducción que se aferra a la superficie interna de la membrana vitelina, pero también permanece unida al hemisferio ventral, que se esboza simultáneamente. La curvatura del hemisferio dorsal se invierte al ser laminada sobre el hemisferio ventral en una configuración que establece la base temprana del patrón corporal de los vertebrados. Los detalles de este proceso se representan gráficamente en las Figuras 3-5.

El resto de figuras se pueden ver en el artículo de referencia.

[…]

3. Atajos embriológicos: explicación de una “fase desaparecida” de la embriogénesis de los vertebrados

Los animales de simetría bilateral, tanto vertebrados como invertebrados, tales como los crustáceos, las arañas, los insectos, los gusanos, los miriápodos, los onicóforos y los tardígrados, pasan por una fase temprana de desarrollo en la que asumen la forma de un tubo segmentado con uniones, piernas ventrales, cabeza anterior con ojos dorsales y boca ventral con mandíbulas (Damen, 2002; Gilbert, 2013). Pero mucho antes de esta fase, en las fases precedentes de división del óvulo fecundado a lo largo de los tres ejes espaciales, se forma una bola, que luego adquiere dos capas, con forma de jarrón. Aquí sugerimos que la fase más misteriosa de la embriogénesis bilateral, y quizás la más importante desde el punto de vista morfológico, es el modo en el que la forma de jarrón se convierte en un animal completo: la fase denominada filotípica del desarrollo. La solución mecánica que se describe aquí presupone la existencia de un patrón ancestral que ha desaparecido a lo largo de la evolución a medida que los movimientos a gran escala de las poblaciones de células embrionarias adoptaron atajos. Es decir, estas poblaciones procedían de su localización más temprana en la gástrula y pasan directamente al embrión, en ausencia de etapas ancestrales intermedias (Balfour, 1880). El mecanismo de esta tendencia evolutiva en el desarrollo animal ha sido ampliamente explicado en otra parte por Gould (1977).

[…]

7. Conclusión

Lo dicho anteriormente sugiere:

1.- una descripción probable de los eventos mecánicos que se producen en la gastrulación y que impulsan una amplia variedad de patrones corporales en los animales durante el desarrollo y durante el curso de la evolución;

2.- Una potencial agenda para futuros trabajos experimentales.

La descripción mecánica propuesta podría ser ratificada mediante varios medios, incluyendo la observación de trayectorias tisulares específicas usando marcadores moleculares para etiquetar células específicas en cada una de las tres etapas dérmicas de la gástrula. Un programa de investigación siguiendo el modelo expuesto aquí puede esclarecer uno de los misterios más duraderos en la Biología moderna: a saber, el origen de la forma corporal de los vertebrados complejos.

Este artículo proporciona una reconstrucción hipotética, y en gran parte, gráfica, de los eventos mecánicos que impulsan la aparición de las formas individuales de los vertebrados durante la embriogénesis y, en última instancia, guiaron la aparición de múltiples patrones corporales de los animales a lo largo de la evolución. Revela una visión diferente de la vida que la que prevaleció desde la Síntesis Evolutiva Moderna de hace casi 70 años: a saber, que todos los principales patrones corporales de los animales se han formado por fuerzas mecánicas y se han organizado a través de cierto sesgo no aleatorio, y no únicamente a través de la selección puramente estocástica (determinista). Aunque la selección natural puede haber desempeñado un papel crítico en la estabilización de un patrón corporal a lo largo de muchas generaciones, sugerimos que se ha producido por la interacción de restricciones geométricas y fuerzas mecánicas, así como el vínculo recíproco entre estos y los eventos celulares y moleculares locales que ha dado lugar a la rica profusión de morfologías animales complejas en la Tierra.

Como ocurre con otros paradigmas científicos basados en datos históricos naturales y físicos, la descripción anterior de la morfogénesis de los vertebrados (y la historia evolutiva y la historia individual y evolutiva del phylum de los vertebrados en la que se apoya) no se presta fácilmente a una prueba empírica. Sin embargo, estos marcos teóricos han sido previamente aceptados como conocimientos científicos sólidos en virtud de la gran cantidad de ejemplos que lo corroborarían (e incluso de carácter predictivo). Entre estos ejemplos se encuentra la teoría evolutiva (ej., descendencia con modificaciones) y las ciencias relacionadas con la Paleontología y la Geología, la Física del siglo XX sigue a Einstein (por ejemplo, el modelo de Bohr de la estructura atómica y los principios de la mecánica cuántica enumerados por Heisenberg y otros), la moderna Cosmología (por ejemplo, la teoría del Big Bang) y, quizás, la Arqueología (por ejemplo, los procedimientos de la Arqueología como ciencia moderna, aunque muy teórica, entre otras).

La evaluación de la credibilidad del modelo descriptivo anterior y su poder predictivo debe basarse, desde luego, en pruebas cualitativas y cuantitativas. No hay posibilidad de compararlo con otros modelos, ya que actualmente no hay otros modelos mecánicos causales de la morfogénesis en la literatura científica moderna. Las consideraciones causales que proporciona este modelo en el desarrollo de la morfología de los vertebrados complejos presenta una serie de imágenes esquemáticas especulativas que representan secuencias de eventos mecánicos clave durante la embriogénesis, similar a una serie de planos. La vasta literatura, en gran parte sin un apoyo gráfico, sobre este tema no ofrece un mecanismo global que explique el surgimiento de las diversas formas del Phylum de los animales. Aunque muy especulativo, el modelo aquí ofrecido puede sugerir tal mecanismo, El parecido morfológico entre phyla homólogos puede, de hecho, deberse tanto a una inevitable trayectoria topológica de la expansión confinada en una membrana esférica primordial, como a su ascendencia común. Por lo tanto, las opciones disponibles para la selección natural pueden limitarse a las posibles variaciones en las proporciones de las partes del cuerpo de formas del phylum relativamente conservadoras e invariantes, en lugar de ser debidas simplemente a mutaciones genéticas aleatorias resultantes de errores de transcripción. Por lo tanto, la forma de los animales puede verse como el producto de fuerzas físicas, o predisposiciones, que actúan sobre células y poblaciones de células con propiedades geométricas muy específicas y restringidas, en lugar de surgir únicamente de los caprichos del azar.

Referencias: consulte el artículo original en inglés.

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0079610716300542

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Un océano sano necesita de los virus

Y cuanto más sabemos acerca de ellos, más extraños nos parecen

Por Amorina Kingdon, 21 de julio de 2017

Hakai Magazine

Imágenes de microscopia electrónica de transmisión de dos tipos de virus marinos de doble cadena de ADN. De izquierda a derecha: Myoviridae (cola contráctil); varios Siphoviridae y un Siphoviridae (cola curva y no contráctil). Autora imágenes: Elena Lara.

Cuando oímos la palabra virus enseguida nos vienen a la mente cosas como los resfriados o la gripe porcina, pero estos microorganismos son mucho más que los causantes de algunas molestias a los seres humanos: juegan un papel fundamental en la vida del planeta, y un nuevo estudio viene a demostrar que en lo que se refiere a los virus presentes en los océanos, su papel es mucho más complejo de lo que pensábamos.

Los virus son la forma de vida más numerosa sobre la Tierra. En el océano, superan en número a las bacterias, en una asombrosa relación de 10 a 1. Pero, ¿qué es lo que hace que los virus se desarrollen o mueran? Dado que los virus se reproducen infectando a las células de otros organismos (de todos los tamaños, pero la mayoría microorganismos), y cada tipo de virus infecta a un huésped muy específico, el lógico pensar que a mayor cantidad de huéspedes mayor cantidad de virus. Pero poco se sabe realmente de la relación entre el medio oceánico y la cantidad de virus, dice Curtis Suttle, oceanógrafo de la Universidad de la Columbia Británica. Así que Suttle y sus colegas* trataron de dar contestación a esta pregunta y publicaron sus conclusiones en la revista Virus.

Este equipo hizo un recuento de los virus y sus huéspedes de los mares templados y polares de Canadá. Al mismo tiempo, midieron determinadas variables ambientales tales como la temperatura, la salinidad, los niveles de oxígeno y los nutrientes disponibles. Encontraron que el ambiente físico tiene tanta influencia sobre la cantidad de virus presentes como del número de huéspedes disponibles para infectar, un descubrimiento que tiene una amplia trascendencia en un océano en constante cambio.

Los virus tienen una estructura aparentemente muy simple: una cápsula de proteínas en cuyo interior se encuentra el material genético (ADN o ARN). Son tan extraños que los investigadores siguen debatiendo si deben considerarse o no como una forma de vida. Sin embargo, los virus son una parte esencial del ecosistema oceánico.

Los virus ayudan a mantener la biodiversidad marina manteniendo a las poblaciones bajo control: en particular a las bacterias y algas, que constituyen la mayor parte de la materia viva de los océanos.

Los virus son probablemente los responsables de la muerte de entre el 25 al 30% de la materia viva de los océanos, cada día. La rueda de la vida y de la muerte gira muy deprisa en el océano”, dijo Suttle.

Los virus también realizan un servicio clave denominado “derivación viral”. Cuando infectan y matan a un organismo, nutrientes como el carbono y el fósforo son segregados al océano. Esto hace que los microorganismos y el fitoplancton prospere.

Si no hubiese virus en el agua del mar, la fotosíntesis se detendría”.

Y la fotosíntesis que realizan las algas marinas y el fitoplancton es la responsable de más de la mitad del oxígeno del planeta. Así que los virus serán sumamente pequeños, pero los servicios que realizan son esenciales.

A medida que cambia el clima, la temperatura, la salinidad, otras variables físicas también cambian, Suttle dice que el siguiente paso será observar estos ecosistemas en cambio y la relación entre los virus y su anfitrión con mucho más detalle.

Es una cantidad ingente de trabajo, pero ciertamente es una investigación necesaria”, dijo Jed Fuhrman, biólogo marino de la Universidad del Sur de California.

Cuanto más sepamos de las complejas relaciones entre los virus, sus anfitriones y su entorno, dice Fuhrman, mejor. Después de todo, los virus son una parte esencial de la vida, lo que puede ser un cierto consuelo la próxima vez que tengamos un resfriado.

* La investigación de Curtis y sus colegas fue financiada en parte por una subvención de la Fundación Tula, que también financia la revista Hakai y el Instituto Hakai. La revista es independiente del Instituto y la Fundación.

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En los océanos hay tres veces más tipos de virus de lo que se pensaba

CSIC

Un trabajo eleva a 867 el número de tipos de virus conocidos que viven en los océanos, y aporta nuevos datos sobre su relevancia ecológica. También hallan en los virus muchos genes funcionales con papel biogeoquímico en el océano, y que probablemente son transportados por los virus de una célula a otra. El nuevo catálogo de virus oceánicos se ha publicado en Nature.

Las entidades biológicas oceánicas más pequeñas, los virus, aparte de muy abundantes, son mucho más diversos de lo que se pensaba, y son mediadores y moduladores de funciones biogeoquímicas oceánicas esenciales.

Así lo demuestra un trabajo en el que han participado investigadores del Instituto de Ciencias del Mar de Barcelona (ICM), del CSIC, y que está liderado por la Ohio State University (EE.UU). El trabajo se publica hoy en la revista Nature.

El trabajo ha sido posible gracias a las muestras recogidas por las expediciones Tara Oceans y Malaspina-2010, que dieron la vuelta al mundo estudiando los océanos. Los investigadores recogieron muestras del océano Atlántico, Pacífico, Índico y Mediterráneo, desde la superficie hasta los 4.000 metros de profundidad. A partir de las muestras recogidas, concentraron los virus y utilizaron herramientas bioinformáticas para analizarlas.

«Hemos logrado reconstruir y catalogar una gran cantidad de virus genéticamente diferentes que se agrupan en grupos que comparten propiedades similares«, explica Simon Roux, del laboratorio del profesor Matthew Sullivan, en la Ohio State University, que ha liderado el trabajo. «Este trabajo no sólo ha generado un catálogo relativamente completo de los virus oceánicos sino que también revela nuevos mecanismos con los que cuales los virus modulan los gases de efecto invernadero y la energía en los océanos«, dice Matt Sullivan.

867 tipos de virus

El trabajo utiliza las herramientas de la metagenómica y la bioinformática para unir los fragmentos de ácidos nucleicos de las muestras como si fueran un rompecabezas, con lo que se genera un «virioma del océano» de los virus de ADN de doble cadena representan 15.222 poblaciones virales que se pueden agrupar en, como mínimo, 867 grupos con propiedades similares, y muy diferentes unos grupos de otros.

«Esto triplica el número de virus oceánicos conocidos», afirma Silvia G. Acinas, investigadora del ICM y que participó en las dos expediciones. «De estos 867 grupos, 38 son abundantes y comprenden la mayor parte de virus oceánicos. Y dos tercios de las 15.222 poblaciones se describen por primera vez en este trabajo«.
«Estos resultados servirán para entender mejor el papel de los virus en las redes tróficas microbianas«, dice Dolores Vaqué, investigadora del ICM y coordinadora de la investigación en virus a la expedición Malaspina.

Los virus transportan genes funcionales entre células

Otro aspecto interesante es que en los genomas de los virus se han detectado varios cientos de genes funcionales, que tienen un papel biogeoquímico en el océano. Probablemente, estos genes provienen de los huéspedes de los virus, los cuales trasladan los genes de unos huéspedes a otros.

Cada vez que un virus infecta una célula del océano, además de la infección, le puede aportar genes nuevos. De esta forma, los virus «intervienen en los ciclos del nitrógeno y del azufre, probablemente modulando el funcionamiento de estos ciclos en el océano», dice José M Gasol, profesor de investigación del Instituto de Ciencias del Mar (ICM) y coordinador de la investigación en microorganismos en la expedición Malaspina.

«Hace sólo diez años era impensable poder hacer este tipo de catálogo con muestras de todo el mundo. Muchos investigadores de todo el mundo están describiendo cómo los microbios afectan a nuestros cuerpos, el suelo, el aire y los océanos. A medida que aumentamos nuestra capacidad de estudiar los virus, nos damos cuenta de que juegan un papel esencial en muchas de las funciones microbianas del océano. Las herramientas desarrolladas en nuestro laboratorio son muy útiles para entender esto, y las herramientas y los datos presentados serán esenciales para otros investigadores«, dice Matt Sullivan, coordinador del trabajo.

El catálogo de los virus oceánicos que se presenta en este trabajo en la revista Nature, será útil para la integración de los virus en modelos de los ecosistémicos oceánicos donde tienen un papel esencial en los ciclos de nutrientes y en las redes tróficas.

Artículo de referencia:

Roux, S., J. R. et al. … C. M. Duarte, J. M. Gasol, D. Vaqué, Tara Oceans Coordinators, P. Bork, S. G. Acinas, P. Wincker, M. B. Sullivan. 2016. Ecogenomics and potential biogeochemical impacts of uncultivated globally abundant ocean viruses. Nature doi:10.1038/nature19366
http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/full/nature19366.html

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La tercera vía: la evolución en la era de la genómica y de la epigenómica

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Nota: Se ofrece aquí la presentación del sitio web The Third Way, en el que se da la oportunidad de escuchar otras ideas sobre la evolución, Ciencia acaparada hoy en día por las teorías neodarwinistas.

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La mayor parte de la gente cree que sólo hay dos maneras de explicar los orígenes de la biodiversidad biológica: una forma es el Creacionismo, es decir, la intervención de un ser Creador divino, algo claramente antificientífico porque supone la intervención de una fuerza sobrenatural arbitraria en el proceso evolutivo; la otra alternativa más generalmente aceptada es el neodarwinismo, una ciencia claramente naturalista, pero que ignora los nuevos descubrimientos moleculares y recurre a un conjunto de suposiciones sobre la naturaleza accidental de la variación hereditaria. El neodarwinismo ignora importantes procesos evolutivos, tales como la simbiosis, la transferencia horizontal de ADN, la acción del ADN móvil [transposón o elemento genético transponible] y las modificaciones epigenéticas. Por otra parte, algunos darwinistas han izado la bandera de la selección natural como una fuerza creativa única que resuelve todos los problemas evolutivos, sin que haya una base empírica real. Muchos científicos ven hoy la necesidad de una investigación más profunda y completa del proceso evolutivo.

Incluso hoy en día, el público en general, y también muchos científicos, no son conscientes de las décadas de investigación en el campo de la Ciencia Evolutiva, de la Biología Molecular y de la secuenciación del genoma, que proporcionan respuestas alternativas a cómo los nuevos organismos se han originado a lo largo de la historia de la vida en la tierra.

Este sitio web acerca los resultados de estas investigaciones y ofrece un foro en que se puede exponer el pensamiento científico sobre el proceso evolutivo.

El objetivo es dirigir la atención hacía los procesos moleculares y celulares que producen las innovaciones sin la intervención divina o la pura suerte.

El registro del ADN no ampara las afirmaciones de que pequeñas mutaciones aleatorias son el origen de nuevas y provechosas variaciones. Ahora sabemos que los diferentes procesos de variación implican una acción celular muy bien regulada en las moléculas de ADN.

Los genomas se fusionan, se contraen y crecen, adquieren nuevos componentes de ADN y modifican sus estructuras mediante procesos bioquímicos y celulares bien conocidos. La mayoría de los científicos mencionados en este sitio web han llegado a un amplio abanico de conclusiones sobre diferentes aspectos del proceso evolutivo. Muchos ven la evolución como un proceso complejo con mecanismos y etapas distintas, más que como un fenómeno que pudiera explicarse por un pequeño número de principios. Las divergencias y la multiplicidad de ideas, opiniones y teorías expuestas en este sitio web son necesarias, ya que muchos campos de la Biología Evolutiva permanecen relativamente inexplorados.

La evolución es un tema complejo, y las predicciones y las hipótesis deberán basarse en resultados empíricos documentados.

Este sitio web facilitará a todos los interesados en la evolución la posibilidad de generar nuevas hipótesis, argumentos teóricos y observaciones bien documentadas. El sitio también proporciona un recurso para aquellos que deseen explorar las investigaciones experimentales y las teorías que no encajan con el pensamiento dominante actual.

Este proyecto surgió el 30 de mayo de 2014 bajo el auspicio de James Shapiro, Raju Pookottil (que diseñó el sitio web) y Denis Noble. Está abierto a aquellos científicos de las diferentes ramas de la Ciencia, la Filosofía y las Humanidades que hayan publicado trabajos relacionados con LA TERCERA VÍA.

La adhesión a este sitio web sólo se puede hacer mediante invitación.

Si su trabajo se ajusta a los criterios anteriores, o si desea recomendar a alguien, utilice la dirección de correo electrónico proporcionada en la dirección de contacto.

Tanto la política de sólo por invitación o que esto no fuera un blog se debe al deseo de mantener el sito libro de spam y de otros contenidos no deseados que minarían su utilidad como fuente confiable de nuevas informaciones sobre la Ciencia de la Evolución.

Nos ha llamado la atención que el sitio web de LA TERCERA VÍA esté erróneamente referenciado por los defensores del diseño inteligente y las ideas creacionistas como apoyo a sus argumentos. Tenenos la intención de dejar claro que este sitio web y los científicos que figuran en él no apoyan ni suscriben ninguna propuesta que recurra a fuerzas divinas o intervención sobrenatural, ya se llama Creacionismo, Diseño Inteligente o de cualquier otro modo.

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El rechazo de la Biología a abandonar la idea de que los organismos vivos se comportan como máquinas (I)

Stephen L. Talbott

Nature Institute

Contenido:

– Introducción

Las limitaciones para explicar el funcionamiento del corazón

– Formado desde fuera, ¿o desde dentro?

– Leyes, causas y máquinas

– Máquinas moleculares

– ¿Qué es una molécula?

– Misterios del agua

– El organismo no calcula

– ADN no digital

– Una receptividad flexible

– Nota final

Introducción

Cuando alguien sufre alucinaciones de forma persistente, viendo cosas que otros no ven, se dice de él que sufre algún tipo de alteración cognitiva, o incluso una enfermedad mental. ¿Qué decir entonces de todos esos biólogos que consideran que los organismos vivos actúan como las máquinas? ¿O de quiénes al observar órganos, células, orgánulos e incluso moléculas, no ven otra cosa que máquinas?

Dejaré que ustedes juzguen. Sin embargo, una cosa es cierta: se ha apoderado de la comunidad científica una visión errónea de la vida, y así llevamos décadas, lo que ha pervertido nuestra comprensión de los fenómenos biológicos.

Ya he intentado explicar con anterioridad por qué las analogías entre los organismos vivos y las máquinas fallan estrepitosamente. Pero al leer últimamente la literatura de las Ciencias Biológicas y encontrar de manera insistente esa correspondencia entre seres vivos y máquinas, algo contrario a todas las evidencias, hasta yo mismo me he sentido cerca de considerar las mías reacciones patológicas o llevarme incluso a una inútil exasperación. Así que he decidido expresar nuevamente mis ideas de una manera concisa y efectiva.

Y una buena manera de empezar es con un ejemplo muy concreto

Las limitaciones para explicar el funcionamiento del corazón

El corazón actúa como una bomba mecánica (1). Esto todo el mundo lo sabe. Mueve la sangre por todo el sistema circulatorio. Pero hay algunos retos técnicos, comenzando por los más 100.000 kilómetros de vasos sanguíneos que hay en el cuerpo humano. La mayor parte de estos vasos sanguíneos están formados por pequeños capilares microscópicos, algunos de ellos tan estrechos que los glóbulos rojos deben deformarse para poder atravesarlos.

También a través de todo este sistema se producen filtraciones, casi más allá de los imaginable. Cada día, en torno a 80 veces el volumen total de plasma sanguíneo se filtra fuera de los capilares hacia los tejidos circundantes, después de lo cual la sangre sigue una tortuosa ruta de regreso al sistema cardiovascular. La circulación del plasma sanguíneo, en otras palabras, es un flujo que se filtra de manera continua a través de la mayor parte del cuerpo, y de nuevo se vuelve a reunir.

Esto ya es suficiente para emitir una primera premisa: si bien todos saben que el corazón actúa como una bomba, algo extraño pasa. Puede hacer una prueba muy simple. Trate de soplar, no ya la viscosa sangre, sino agua a través de un tubo de goma de 30 metros de largo. Y no emplee un tubo de unas micras de grosor, sino de un milímetro de diámetro. O, para que sea más fácil, simplemente intente soplar a través el tubo. Pronto se dará cuenta de que si su corazón tuviera que ejercer tal fuerza mecánica para mover la sangre por este circuito de 10.000 kilómetros de longitud, su cuerpo explotaría.

Pero esto que acabamos de señalar apenas es el principio de los problemas que rodean la comprensión del funcionamiento del corazón. Aquí sólo puedo mencionar una o dos de estas singularidades. Por ejemplo, cuando el corazón se debilita o falla, el volumen y la presión de la sangre que regresa al corazón generalmente aumenta. El corazón, al parecer, no puede mantener el flujo de manera constante. En general, las personas con corazones fuertes pueden tener una circulación débil, mientras que las personas con corazones débiles o con mal funcionamiento, pueden tener una circulación vigorosa.

También se da el hecho de que dos tercios del consumo de oxígeno por parte del corazón es para generar calor más que fuerza mecánica. Así que una de las principales funciones del corazón es la de contribuir al calentamiento de nuestros cuerpos. Parece que la vieja idea de considerar el corazón como el sol, en el centro de nuestro cuerpo, no es del todo inapropiada. Uno se pregunta por qué derroteros habría ido la investigación científica si tales imágenes no mecánicas hubieran ocupado una parte de la imaginación del investigador.

Seguramente nadie tiene una completa comprensión del corazón y el sistema circulatorio. Pero algunas cosas sí se pueden decir. La contracción muscular del ventrículo izquierdo del corazón da el impulso necesario para que la sangre circule a través de las arterias del sistema cardiovascular ( lo que supone aproximadamente el 15% del total). Pero incluso aquí hay algunos factores involucrados. Las arterias se dilatan o se contraen para acomodarse a los cambios del volumen sanguíneo, y las contracciones onduladas de sus paredes pueden ayudar a que se mueva la sangre a través de ellas.

Esto viene a explicar por qué cuando a alguien se le trasplanta un corazón artificial y ya se ha adaptado razonablemente a él, un aumento en el bombeo del dispositivo no supone un aumento sostenido de la presión arterial o de la frecuencia cardíaca. Los vasos sanguíneos responden dilatándose, manteniendo así el flujo sanguíneo a un nivel que el cuerpo considera óptimo. Es decir, el dispositivo mecánico es subvertido y no se le permite actuar como un centro de control. El sistema circulatorio responde para mantener el estado deseable.

No hay, pues, una respuesta sencilla para decir qué es lo que mueve la sangre, especialmente a través del sistema cardiovascular de “baja presión”, que supone el 85% del total, incluidos los capilares, las venas, el lado derecho del corazón, la circulación pulmonar y la aurícula izquierda del corazón. También hay que tener en cuenta los fluidos que se mueven fuera de los vasos sanguíneos a través de los diversos tejidos corporales y componen un volumen dos veces el del plasma contenido en los vasos.

Un hecho crucial es que, mientras que el volumen de salida del corazón no es directamente proporcional a la frecuencia cardíaca o la presión arterial, sí es proporcional al oxígeno consumido en todos los tejidos corporales. Esto sugiere que el metabolismo corporal es un impulsor primario de la sangre. Mientras que el movimiento muscular, el movimiento de los pulmones y la succión que se produce en el lado derecho del corazón, juegan un determinado papel, los propios tejidos deben reponer de manera continua el volumen de sangre. Al hacerlo, realizan un importante servicio para permitir que la sangre vuelva al corazón. El corazón actúa como un regulador muy sutil de este flujo, incluso restringiéndolo o conteniéndolo hasta cierto punto. De este modo se genera un ritmo ( hay un complejo ritmo de avance, retroceso, pausa en el flujo arterial que sale del corazón), mientras que al mismo tiempo calienta la sangre, y en general detecta y responde a las condiciones generales de manera armonizada. Sólo en los corazones enfermos esta respuesta “musical” tiende a degenerar en un ritmo cardíaco mecánicamente regular, algo parecido a un metrónomo.

Cualesquiera que sean los enigmas de todo esto, y hay muchos, lo único que está claro es que imagen del corazón como una máquina de bombeo es totalmente inadecuada. ¿Cuántos millones de dólares de investigación se han mal empleado y cuántas vidas se han perdido como resultado de una percepción bastante falsa de lo que es el corazón?

Notas

1.- La información dada en este artículo forma parte de otro artículo más extenso “Siendo sincero” (Talbott 2002). Este artículo, que tiene sus correspondientes referencias, es una revisión de un libro titulado “El corazón dinámico y la circulación”, corregido por mi colega Craig Holdrege (2002). Para un tratamiento más técnico de todas estas cuestiones, véase Fusrt 2014.

2.- Respecto a esta estimación soy muy conservador: se habla hasta de 100.000 kilómetros.

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Los organismos vivos son sistemas cooperativos (I)

El secuestro de la Biología por el determinismo genético

Por Jonathan Latham, 21 de marzo de 2017

Independent Science News

Título original: El Sentido de la Vida (I)

Muchos fechan la revolución del ADN en el descubrimiento de su estructura por parte de James Watson y Francis Crick en 1953, pero realmente se inició 30 años antes, concebido en la mente de John D. Rockefeller. Por lo tanto, es muy apropiado que el ADN reciba su nombre. El ADN es el  Ácido desoxirribonucleico, donde “ribo” significa Instituto Rockefeller de Bioquímica (ahora Universidad Rockefeller), donde se descubrió por primera vez la composición química del ADN en la década de 1920. La Fundación Rockefeller estaba interesada en el ADN porque los administradores temían una revolución de estilo bolchevique. El fuerte resentimiento popular ya había obligado al cierre de la compañía petrolera Standard en 1911, por lo que la Fundación buscó las maneras, según dijo el administrador Harry Pratt Judson en 1913, de “reforzar el poder policial del Estado”. Su intención era la de encontrar la clave definitiva del comportamiento humano, de modo que pudieran manejarse de manera eficaz las turbas resentidas y envidiosas.

La Fundación tenía dos estrategias distintas de gestión, pero complementarias entre sí: controlar el comportamiento humano a nivel de las estructuras sociales, la familia, el trabajo, las emociones, a todo lo cual la Fundación dio el nombre de Psicobiología; y para controlar el comportamiento humano a nivel molecular.

La “Ciencia del Hombre”

Para desarrollar métodos de control social, la Fundación fundamentó, más o menos, la disciplina de las Ciencias Sociales a principios del siglo XX.

Max Mason, director de la Fundación en 1929, describió este doble enfoque como el proyecto “Ciencia del Hombre”:

Se preocupa del problema general del comportamiento humano, con el objetivo de obtener un control a través de la comprensión. Las Ciencias Sociales, por ejemplo, se ocuparán de la racionalización del control social; las Ciencias Médicas y Naturales proponen un estudio coordinado de las ciencias que subyacen en la comprensión y el control personal” (cita de Lily Kay, La Visión Molecular de la Vida, 1993).

Ya que las Ciencias Sociales constituían el núcleo de la Fundación, trató de inculcar en la comunidad científica relacionada con las Ciencias Sociales unos hábitos mecánicos específicos de la mente y un ethos adecuado a este objetivo de control: “La validez de los hallazgos de las Ciencias Sociales debe suponer un control social efectivo”, escribió el Director de la Sección de Ciencias Sociales de la Fundación, Edmund E. Day. Según Warren Weaver, entonces Director de la Fundación, esto significaba la “reformulación de las ideas prevalecientes sobre la naturaleza y la conducta humana” de acuerdo con las “necesidades de gestión” de la industrialización, tales como la puntualidad y la obediencia.

La “reestructuración de las relaciones humanas en congruencia con el Capitalismo industrial”, como lo describió Lily Kay, biógrafa de la Fundación, formó parte de su agenda durante los años 30, algo muy desacreditado. Un crítico contemporáneo calificó el trabajo de la Fundación como “una manipulación capitalista mal disfrazada del orden social” (Kay, 1993).

Los Rockefeller construyen el gen

La otra estrategia de la “Ciencia del Hombre” se consideró como algo basado en la racionalidad científica.

Sin embargo, para los administradores de la Fundación Rockefeller, racionalidad significaba Eugenesia. La teoría Eugénica, por definición, considera que los seres humanos poseen unos determinantes ocultos para ciertos rasgos, como son el civismo, la inteligencia y la obediencia. Lógicamente, tales determinantes debían ser descubiertos, razonaron los administradores de la Fundación. Si la Ciencia fuera capaz de ahondar lo suficiente, entonces se descubrirían aquellos mecanismos y aquellas moléculas que determinan la conducta. Una vez identificados tales elementos de control, que inicialmente se supuso que eran proteínas, podrían entenderse y utilizarse.

Sin embargo, para llevar a cabo tales descubrimientos se requería de una nueva ciencia y un nuevo concepto: la Biología Molecular. La Biología Molecular era un concepto reduccionista, “la Ciencia de lo muy pequeño”, que se centró en descubrir la naturaleza del gen.

Sin embargo, la Fundación probó otros enfoques de la Biología, incluso no reduccionistas. Durante un breve período de tiempo, apoyaron al biólogo matemático Nicolas Rashevsky, antes de arrinconarlo (Abraham, 2004). Presumiblemente, como Ciencia descriptiva, la Biología Matemática quizás no cumplía con los deseos de la Fundación para descubrir las fuerzas deterministas y de control.

Mediante pruebas y análisis, considerando distintos enfoques, con la ayuda de individuos e instituciones, la Fundación desarrolló una estrategia para reinventar la Ciencia de la Biología que, en 1933, ya estaba completamente elaborada. Se concentró en la financiación de círculos científicos en un número relativamente pequeño de instituciones de élite (como Caltech y la Universidad de Chicago). Estos círculos entrenaron a cientos de científicos, cuyo trabajo consistía en tratar de encontrar las moléculas responsables de esa causalidad ascendente, es decir, encontrar las moléculas específicas y los mecanismos específicos que determinaban la forma y la función de los organismos. Así se validaría la tesis Eugenésica de Rockefeller.

A nivel institucional, estos esfuerzos obtuvieron un gran éxito. George Beadle, galardonado con el Premio Nobel de Fisiología y miembro de la Fundación Rockefeller, señaló que todos los 18 Premios Nobel concedidos en la rama de la Genética después de 1953, lo fueron a científicos que trabajaban o habían trabajado en la Fundación (Kay, 1993). A la muerte de Beadle en 1989, y en gran medida gracias a la Fundación Rockefeller, la Biología Molecular se había convertido en el enfoque dominante de toda la Biología. Es decir, de la Medicina, la Biología del desarrollo, la Neurobiología y la Agricultura.

Casi todo el mundo asume hoy en día el énfasis abrumador que dentro de la Ciencias Biológicas ocupa la Genética y tal reduccionismo parece la deriva científica más lógica. Pero lo que demuestra la historia de la Fundación Rockefeller es su intención de descartar la Biología del organismo en su conjunto y la marginación de enfoques como el de Rashevsky, de la Biología nutricional, y el determinismo ambiental, todo ello fue un golpe de Estado minuciosamente planeado. Se trataba por tanto de conquistar esta parcela científica, con la pretensión de sustituir el determinismo genético por unas ideas de competencia sobre la causalidad en Biología.

Casi todo el mundo asume hoy en día

el énfasis abrumador que dentro de la Ciencias Biológicas

ocupa la Genética y tal reduccionismo

parece la deriva científica más lógica.

Pero lo que demuestra la historia de la Fundación Rockefeller

es su intención de descartar

la Biología del organismo en su conjunto…

El determinismo genético dice que los genes tienen un nivel privilegiado de causalidad, y por lo tanto un estatus especial dentro de la Biología. Como ya dijimos en otro artículo, “Los genes no determinan nuestro destino vital”, se trata de una idea falsa. La causalidad en Biología se puede considerar de muchas formas y la Genética sólo es una de ellas, pero los ladrones que secuestraron la Biología lo hicieron con el propósito específico de imponer un paradigma del determinismo genético.

Otras consecuencia de tales esfuerzos fue que, al mismo tiempo, se empobreció nuestra idea de la vida. Así que, cuando Watson y Crick descubrieron la estructura del ADN en 1953, creían que habían descubierto “el secreto de la vida”. Esto supuso un triunfo para la Fundación Rockefeller, pues nadie les contradecía.

Los orígenes del determinismo genético: Huxley y los victorianos

El miedo a las turbas indisciplinadas no era algo exclusivo de los jefes de la Fundación Rockefeller. Los críticos victorianos de los libros de Charles Darwin, cincuenta años antes, también vivieron una época tumultuosa. El advenimiento de las nuevas tecnologías, como el tren y el teléfono, el crecimiento de las ciudades y el surgimiento de una clase mercantil que amenazaba con desplazar a la nobleza, estaba desestabilizando el mundo.

Y añadido a todo este fermento, el darwinismo, que para aquellos críticos “sacudiría hasta los mismos cimientos de la sociedad” (Desmond, 1998). Y estos victorianos temían el darwinismo porque era un conjunto de ideas que atacaba la idea de Dios y a la Iglesia, los dos soportes sobre los que se construía su mundo.

Más que eso, la evolución amenazaba con destruir antiguos y sagrados conceptos, como el de la riqueza heredada y los méritos heredados. Para los victorianos, estos proporcionaban el orden y la jerarquía.

La evolución incluso amenazaba con desencadenar directamente una revuelta social: liberar a los esclavos, liberar a los trabajadores y emancipar a las mujeres. Thomas Huxley, el principal defensor del darwinismo, afirmó que esto supondría un apoyo popular a la Ciencia. Dijo a los entusiastas trabajadores victorianos que la evolución de las especies mostraba lo inevitable de la mejora social.

Huxley, sin embargo, no pudo ir demasiado lejos. A diferencia de otros colegas suyos más adinerados, tenía que ganarse la vida con la Ciencia. Pero como portavoz, de hecho, de Darwin, estaba en una posición privilegiada para dar forma a la percepción e interpretación del darwinismo.

Así, frente a los desposeídos, enfatizó las cualidades revolucionarias de la Ciencia, y presentó la Ciencia como el motor de una nueva era industrial. Y para el estancado establishment británico, hizo hincapié en que “la vieja ley Sálica de la naturaleza no será derogada, y no se efectuará ningún cambio dinástico”. La Ley Sálica era una antigua ley franca que aseguraba la herencia solamente a través de la línea masculina.

Huxley y otros científicos practicaron tales maniobras políticas. En ejemplo más destacado, por lo menos en lo que se refiere a la genética, era la consideración de las teorías precientíficas de la herencia, muy familiares al establishment, tales como la Ley Sálica, mezcladas con el darwinismo. No había pruebas de que los rasgos del carácter considerados por el establishment, tales como el intelecto y el refinamiento social, pudieran ser heredados biológicamente, e incluso si lo fueran, seguramente que era poco probable que se hiciera únicamente a través de la línea masculina. Sin embargo, Huxley y sus colegas, encubrieron esas inconsistencias para presentar la evolución como algo escasamente perturbador para las creencias y los valores del status quo. Esto requería que la naturaleza de los rasgos heredados fuese esencialmente de naturaleza determinista. La gente no adquiría y buenos rasgos de carácter, nacía con ellos.

Entre tales interpretaciones fue prosperando la Ciencia, pero fue a costa de olvidar anteriores promesas de Huxley sobre una mayor libertad para las clases más desfavorecidas. De este modo, los científicos utilizaron su posición como expertos para desviar el estudio científico y ponerse de lado del establishment en la lucha por el poder social que rodeaba la ciencia en la época Victoriana (Desmond, 1998).

Estas interpretaciones fueron cruciales para el futuro de la Biología. Los factores deterministas hereditarios se basaban en lo que Huxley llamó el “protoplasma”, que controlaba la conducta humana. La teoría del protoplasma se acepta hoy por parte de muchos historiadores como el origen de la teoría Eugenésica. Se convirtió en la justificación intelectual para la búsqueda por parte de la Fundación Rockefeller de las moléculas de control social, en realidad una teoría construida bajo razones políticas más que científicas, una teoría con los pies de barro.

La entrada de las grandes Empresas Tabacaleras

La deriva de la Biología, lejos de estudiar el organismo en su totalidad por parte de la Fundación Rockefeller (en estrecha relación con la Fundación de Carnegie), resultó relativamente fácil. Pero convertir eso en una forma de control social fue más difícil. La siguiente etapa requirió de un nuevo ímpetu y de más dinero.

A partir de la década de 1950, la Industria del Tabaco distribuyó 370 millones de dólares entre unos 1.000 científicos de los establishment médicos estadounidense y británico. El plan a largo plazo consistía en desarrollar una nueva ciencia molecular, la de la variación genética humana (Wallace, 2009). El objetivo inmediato era la de responsabilizar de las enfermedades provocadas por el tabaquismo a unos orígenes genéticos. La Industria Tabacalera estaba decidida a encontrar “defectos genéticos” que predispusieran al cáncer de pulmón y a la adicción. Los Ejecutivos de estas Empresas pensaron (correctamente) que incluso con unas pruebas limitadas se impediría echar las culpas a sus productos. Por lo tanto, el determinismo genético podría utilizarse para neutralizar la opinión pública, la profesional e incluso la jurídica (Gundle et al., 2010).

La financiación de las Empresas Tabacaleras nunca logró descubrir ningún determinante genético convincente como causante del cáncer o de la dependencia al tabaco. Pero tal estrategia supuso una modificación de la opinión pública. Por lo tanto, los investigadores de la Genética fueron animados por las Industrias y los Gobiernos a aplicar sus métodos a otras enfermedades (como la diabetes), y por las mismas razones (Vrecko, 2008).

La Industria Tabacalera estaba decidida

a encontrar “defectos genéticos” que predispusieran

al cáncer de pulmón y a la adicción.

Así que aunque los practicantes de la Eugenesia, como Adolf Hitler, lograron que tal palabra fuera aborrecida por la gente en los años 1920 y 1930, la secuenciación del genoma convenció a la mayor parte de la gente de que el ADN era la molécula fundamental, la que gobierna la salud y el comportamiento, las actividades cotidianas y las decisiones. El estudio de los genes y los genomas logró la aceptación de las premisas eugenésicas a través de la puerta trasera, por así decirlo. La gente estaba convencida de culpar a su ADN de numerosas enfermedades y dolencias, y no sólo del cáncer de pulmón, sino de sus propias debilidades genéticas. De este modo, la Genética se estableció como la principal causa de la mayoría de las variaciones humanas, las enfermedades crónicas fueron normalizadas y el ADN fue coronado como “el Rey de las moléculas” por un Premio Nobel (Mullis, 1997).

El estudio de los genes y los genomas

logró la aceptación de las premisas eugenésicas

a través de la puerta trasera, por así decirlo.

Un dominio cada vez más amplio en el campo científico

Thomas Huxley escribió en un editorial del año 1865 que la Ciencia sólo se contentaría con “una victoria absoluta sobre la Iglesia y una dominación incontrolada de todo el reino del intelecto” (citado en Desmond, 1998). Así que mientras Charles Darwin se abstuvo inicialmente de perseguir públicamente las implicaciones intelectuales de sus ideas, por temor a que al hacerlo impidiera su aceptación, sus apóstoles rara vez mostraron tales cortapisas.

De Huxley y Herbert Spencer, a través de EO Wilson, Richard Dawkins, Steven Pinker, y otros muchos, de las presuntas propiedades del ADN han forjado la base de enormes construcciones . La Sociobiología: La nueva síntesis (1975) de EO Wilson y El gen egoísta y El Fenotipo extendido (1982) de Dawkins, se ha extrapolado la Biología molecular mucho más allá de los dominios previamente aceptados, para abarcar los deseos humanos, el “mal comportamiento humano”, la ética humana y las estructuras sociales humanas. Los genetistas han afirmado que cientos de atributos humanos tienen una explicación genética, al menos una parte significativa, incluyendo: la orientación sexual y religiosa, las preferencias en el voto, el sonambulismo, el comportamiento empresarial, el sexismo, la violencia. Y muchos otros (por ejemplo, Kales et al., 1980). Estas afirmaciones han proporcionado titulares muy jugosos para decir que los genes juegan un papel determinante en el comportamiento.

Los genetistas han afirmado que cientos

de atributos humanos

tienen una explicación genética,

al menos una parte significativa,

incluyendo: la orientación sexual y religiosa,

las preferencias en el voto, el sonambulismo,

el comportamiento empresarial,

el sexismo, la violencia.

El fracaso de las “moléculas maestras” para explicar la vida

En 2016, Gary Greenberg, profesor emérito de la Universidad Estatal de Wichita, Kansas, revisó un libro que él consideraba claramente innecesario. El libro examinado se titula ¿Cuántos clavos se necesitan para sellar el ataúd?. El ataúd en cuestión al que hace referencia es la Ciencia de la conducta genética. Cita al sepulturero, Richard Lerner de la Universidad de Tufts, que describe las “concepciones contractuales del papel de los genes en el comportamiento y desarrollo” (Lerner, 2007), y el director de las pompas fúnebres, Douglas Wahlsten (2012) que dice que “toda esperanza se ha perdido” en la búsqueda de genes que determinen el comportamiento humano (Greenberg, 2016).

El problema básico identificado por Greenberg, Lerner, et al., es que si una gran cantidad de dinero, miles de millones de dólares, no ha encontrado evidencias de la influencia de los genes ( a excepción de algunos rasgos raros como el síndrome de Down), entonces la única conclusión razonable es que la influencia de los genes en esos rasgos está ausente o es muy escasa. Sin embargo, el zombi genético, tras su exasperación, vive, por la simple razón de que está generosamente financiado.

No es solamente en el estudio del comportamiento humano donde faltan las evidencias genéticas. En 2013, el Jefe del Instituto Broad del MIT, que es la institución mundial más destacada en el estudio de la genética humana, llamó la atención sobre el hecho de que la influencia de los genes en las enfermedades humanas no es más que un mero “fantasma” (Zuk et al., 2013). A este giro de 180º se sucedieron una serie de convincentes críticas que destacaron:

1.- La falta de replicabilidad de las supuestas predisposiciones genéticas en los seres humanos (Ioannidis, 2007);

2.- La falta de evidencias sobre los efectos en la salud (Manolio et al., 2009; Dermitzakis y Clark, 2009);

3.- La ausencia de datos estadísticos sobre sus efectos, a excepción de una pocas predisposiciones genéticas individuales (Ioannidis y Panagiotou, 2011);

4.- La falta general de rigor experimental de los métodos e hipótesis genéticas (Buchanan et al., 2006; Wallace, 2006; Charney y English, 2012).

En 2013, el Jefe del Instituto Broad del MIT,

que es la institución mundial más destacada

en el estudio de la genética humana,

llamó la atención sobre el hecho de que

la influencia de los genes en las

enfermedades humanas no es

más que un mero “fantasma”.

Los medios de comunicación (incluyendo los medios científicos) apenas han dado cuenta de estas críticas, pero al menos han dejado la disciplina de la Genética con un cierto desasosiego. Ya de por sí resulta interesante ver que miles de millones de dólares destinados a investigaciones médicas sólo hayan dado resultados negativos (véase Manolio et al., 2009). La pregunta que hay que hacerse es: ¿cuál es la molécula fundamental subyacente?, ya que el determinismo genético se ha convertido en el paradigma central de toda la Biología.

Los defectos fundamentales de este concepto de molécula maestra fueron resumidos de una manera muy sucinta por Richard C. Strohman de la Universidad de California, Berkeley, en un artículo publicado en 1997: “La próxima revolución Kuhniana en Biología”:

Hemos considerado una teoría y un paradigma en torno al gen como de éxito y muy útil y lo hemos propagado de manera ilegítima como un paradigma de la vida”. Pero dijo Strohman, que tal paradigma “tiene escaso poder y finalmente fallará”.

Curiosamente, Lily Kay identificó la misma deficiencia lógica en su biografía de la Fundación Rockefeller de 1993. Al concluir, observó la naturaleza autolimitada de su método reduccionista:

Al estrechar su dominio epistémico, la nueva Biología ha olvidado importantes fenómenos animados de su discurso sobre la vida”.

Este fracaso se hace muy patente. Gracias a los hallazgos de investigación emergentes, como los que se describen en “Los genes no determinan nuestro destino vital”, resulta difícil pasar por alto que el reduccionismo genético no ha podido explicar “importantes fenómenos animados” tales como el crecimiento, la autoorganización, la evolución, la conciencia, el aprendizaje, la salud y las enfermedades. Estos son los elementos clave que un paradigma debe poder explicar, pero el determinismo genético nunca lo ha hecho.

El paradigma que lo reemplaza es muy diferente,

y en él se conciben los sistemas vivos

como cooperativos y no como dictaduras.

El paradigma que lo reemplaza es muy diferente, y en él se conciben los sistemas vivos como cooperativos y no como dictaduras. Para ser claros, algunas consideraciones sobre el ADN no son motivo de disputa. El ADN está ahí. Las mutaciones o la adición de genes pueden tener considerables efectos en las propiedades de los organismos, pero esto no hace que el ADN sea especial. La eliminación o adición (cuando sea posible) de la mayoría del resto de componentes del organismo, como el ARN o las proteínas, incluso el agua, tienen el mismo efecto. Por lo tanto, incluso el uso de los cultivos transgénicos, que podrían parecer ejemplos claros de causalidad ascendente, es consistente con el nuevo paradigma porque los transgenes introducidos son cuidadosamente diseñados para actuar como módulos aislados, es decir, rasgos que actúan independientemente de todos los controles a nivel de los sistemas que los organismos emplean para gestionar e integrar la actividad genética y las funciones bioquímicas.

Pero en lo que se fundamenta en última instancia este nuevo paradigma es la falta de necesidad conceptual de que el ADN anime a los organismos. Los biólogos moleculares dicen del ADN que tiene propiedades de “expresión”, de “control” y de gobierno de las células, en un sentido que otras moléculas no hacen. Estas son propiedades que necesita el paradigma molecular, pero al afirmarlas no se rompe el determinismo genético, tratándose más bien de un mero vitalismo precientífico.

Lo que la Ciencia nos está diciendo, por lo tanto, es que en los sistemas vivos todo depende de todo lo demás, y la vida surgió de modo espontáneo del cieno. El ADN no fue el que señaló el camino.

Las consecuencias sociales del determinismo genético

Sea verdadero o no, todo sistema de creencias tiene consecuencias. Cuando llegaron a Alemania las noticias de la teoría evolutiva de Darwin en la década de 1860, Ernst Haeckel, biólogo alemán, construyó los primeros árboles de la vida, colocando a los seres humanos (sin una razón científica) en la cúspide de la creación. Del mismo que Huxley, Haeckel amplió las implicaciones del darwinismo estableciendo una lucha determinista genética, en este caso, una lucha que llevó a los “pueblos irresistiblemente hacia adelante”. El darwinismo predijo, dijo Haeckel, un nuevo destino para los teutones.

Ya muerto Charles Darwin (1882) se dijo que su pensamiento (en su mayor parte se trataba de las interpretaciones de Huxley) se podía encontrar “bajo cien disfraces en las obras legales y de historia, en discursos políticos y religiosos… Si tratamos de pensar que nos alejamos de él, entonces deberíamos pensar que nosotros mismos nos alejamos de nuestra época” (John Morley, 1882, citado en Desmond, 1998).

Por lo tanto, el sistema de creencias que considera que los seres humanos están controlados por una molécula maestra interna se ha instalado en miles de áreas del pensamiento social. Está mucho más allá de las intenciones de este artículo el describir las consecuencias del determinismo genético, tanto a nivel personal como a nivel social (véase en su lugar El ADN Místico), pero las dos guerras mundiales, el holocausto, el racismo, el colonialismo, la eugenesia, la desigualdad, toda esta violencia se genera como consecuencia, o quizás nunca se habrían dado tales situaciones, de no haber prosperado la idea del determinismo genético. El determinismo genético ha moldeado todo según los cánones de “por encima”, “por debajo”, “normal” y “anormal”, y se han traducido en propiedades científicas intrínsecas e inmodificables de los organismos y grupos biológicos, en lugar de ser lo que eran previamente: prejuicios cuestiones y presunciones dudosas.

…las dos guerras mundiales, el holocausto,

el racismo, el colonialismo, la eugenesia,

la desigualdad, toda esta violencia

se genera como consecuencia,

o quizás nunca se habrían dado tales situaciones,

de no haber prosperado la idea del determinismo genético.

El determinismo genético se convirtió en la idea que definió el siglo XX. Nada se escapaba a su dominio. Ha sido el camino seguido por la Biología, incluso de la Ciencia misma.

Instituciones externas impusieron sus agendas generales a largo plazo sobre la Ciencia. Se trata de una importante consideración, perturbadora y trascendente, que contradice nuestra idea de que la Ciencia se desarrolla gracias a individuos brillantes, a las innovaciones técnicas y a un rigor intelectual colectivo. En cambio, entender lo que ha ocurrido con el ADN es algo tan simple como seguir el rastro del dinero.

…entender lo que ha ocurrido con el ADN

es algo tan simple como seguir el rastro del dinero.

La Ciencia, y por tanto toda la sociedad, ha estado fascinada por una interpretación de la vida basada en el ADN, un pensamiento mágico sobre las propiedades de los genes. Sin embargo, una vez que se establecieron las condiciones iniciales, una importante observación es que la investigación biológica fomentó el pensamiento social del determinismo genético, y el determinismo genético, a su vez, hizo que la Ciencia genéticamente determinista pareciera válida y correcta. Se creó así un circuito de retroalimentación autosostenible.

Un ejemplo de cómo el determinismo genético participó en este bucle se expuso en una carta del año 1975 de destacados genetistas aparecida en NY Review of Books (NYRB). Estaban respondiendo a una revisión que carecía de sentido crítico de La Sociobiología: Una nueva síntesis de EO Wilson. La carta de los genetistas da una explicación de por qué el establishment político podría financiar la Sociobiología y la Genómica: porque proporcionarían interpretaciones sobre el origen de las actividades humanas y por tanto determinando las normales sociales y de conducta. Los autores escribieron: “para Wilson, lo que existe es adaptativo, lo que es adaptativo es bueno, por lo tanto lo que existe es bueno”. Los autores señalaban, antes de que se desenmascarara la estrategia de la Industria Tabacalera, que cualquier afirmación científica que dijese que las aberraciones que se producen en una sociedad, tales como la guerra o un mal comportamiento individual o la violencia, tiene raíces genéticas, era considerada como natural o normal. Por lo tanto, lo que parece ser un simple hallazgo científico y apolítico, digamos por ejemplo una predisposición genética a la obesidad, genera inferencias que son muy valoradas por las instituciones (como la Industria Alimentaria) que favorecen con sus productos la obesidad, pero que desean resistirse a las presiones sociales de cambio.

…lo que parece ser un simple

hallazgo científico y apolítico,

digamos por ejemplo una predisposición genética

a la obesidad, genera inferencias

que son muy valoradas por las instituciones

(como la Industria Alimentaria)

que favorecen con sus productos la obesidad,

pero que desean resistirse a las presiones sociales de cambio.

No es de extrañar entonces que la publicación de Sociobiología fuese seguida de un boom de financiación de la investigación genética, tanto en las ciencias sociales como en las médicas. Este auge se produjo a pesar de que la investigación de la genética humana rara vez tiene valor en la búsqueda de curas y tratamientos de las enfermedades (Chaufan y Joseph, 2013). La conclusión es que aunque existan predisposiciones genéticas para la obesidad, todos debemos hacer ejercicio y no comer en exceso.

De este modo, las explicaciones biológicas han ampliado el ámbito intelectual de la Ciencia, trasladándose a los asuntos sociales, a la Economía, la política, la Religión, incluso la Filosofía y la ética. Confirmando las predicciones de la carta aparecida en NYRB, la Sociobiología ha desechado prácticamente otras interpretaciones académicas tradicionales de la actividad humana, como el Marxismo o el deconstruccionismo, que daban una visión de la vida bastante incómoda para los instalados en el poder.

Como Dororthy Nelkin y Susan Lindee observaron:

En las últimas décadas muchas universidades han dejado de dar cursos de investigación sobre la civilización occidental, que una vez trataron de dar explicaciones sobre la cultura humana y el pasado humano. El postcolonialismo, el postmodernismo, la teoría literaria y otras tendencias de la vida académica ponían en tela de juicio la legitimidad de la narrativa incorporada a la noción de Civilización Occidental. Muchos estudiantes universitarios nunca han recibido tales cursos. La Biología se ha convertido en el equivalente cultural del antiguo currículo de la civilización occidental, explicando la cultura humana y el pasado humano, de modo que el conocimiento biológico es visto como la más relevante de las preocupaciones sociales, el desarrollo económico, las relaciones internacionales y los debates éticos. La Biología se presenta como lo único válido, el único esfuerzo en busca de la verdad, no manchada por compromisos religiosos, políticos o filosóficos. Coloca a los seres humanos en un universo significativo, proporcionando formas de entender las relaciones entre los grupos étnicos y raciales y entre la identidad y el cuerpo” (Prólogo a la segundo edición, El ADN Místico: el gen como un icono cultural, 2004).

La Biología se ha convertido en el

equivalente cultural del antiguo currículo

de la civilización occidental, explicando la cultura humana

y el pasado humano, de modo que el conocimiento biológico

es visto como la más relevante

de las preocupaciones sociales,

el desarrollo económico, las relaciones internacionales

y los debates éticos.

Cualquiera que no conozca las estrategias de la Fundación Rockefeller y la Industria Tabacalera considerará que la Sociobiología es una ciencia válida y no contaminada. Sin embargo, dada su historia y los nuevos descubrimientos científicos, las explicaciones genéticas ocultan ciertos compromisos políticos, y resulta muy relevante que las explicaciones genéticas se hagan en el mundo académico, en los círculos políticos y en el ámbito público por científicos financiados (ya sea por Gobiernos o Corporaciones) por aquellos que se benefician de la esterilización del discurso público.

El resultado final de la expansión intelectual de la Biología de Huxley ya está aquí. Estudiantes sin experiencia en la historia del pensamiento y cocinados en explicaciones genéticas no verificables, se han convertido en el núcleo intelectual de una sociedad complaciente y a la deriva. Muchos participan activamente en su propio engaño considerando las enfermedades como genéticas, incluso en los casos en que la única evidencia clara es la causalidad ambiental. Por lo tanto, una sociedad genéticamente determinista es incapaz de entender que está en riesgo al someterse a las actividades irresponsables de las Corporaciones y de la indiferencia de los Gobiernos. Se encuentra fundamentalmente indefensa frente a los que contaminan, los venderos de comida basura, la dislocación de la comunidad y otras amenazas a la integridad humana.

Por lo tanto, una sociedad genéticamente determinista

es incapaz de entender que está en riesgo

al someterse a las actividades irresponsables

de las Corporaciones y de la indiferencia de los Gobiernos.

Se encuentra fundamentalmente indefensa

frente a los que contaminan, los venderos de comida basura,

la dislocación de la comunidad

y otras amenazas a la integridad humana.

En un marco político más amplio, la historia del siglo XX demuestra que una sociedad de determinismo genético es también vulnerable a los fascismo, al racismo, a los dictadores y los belicistas. Todo esto es también producto de un siglo y medio de manipulación de las Ciencias Biológicas.

¿Es un tema demasiado escabroso como para hablar de él? No lo creo. Considere, como caso de estudio, el de Adolf Eichmann y el traslado de los judíos a los campos de exterminio durante la Segunda Guerra Mundial. El mundo consideró culpable a Eichmann e Israel lo ejecutó. Sin embargo, Hannah Arendt atribuyó sus crímenes a una mística “banalidad del mal”.

Las cosas no eran así. Adolf Eichmann y sus superiores seguían los dictados de la Ciencia y de la Genética. Los judías eran, para ellos, un problema genético de pureza racial y la única solución a un problema genético fue el del exterminio y la prevención de la reproducción (véase especialmente La guerra contra los judíos: 1933-1945, de Lucy S Dawidowicz). Dadas las premisas, la solución final era perfectamente lógica.

Pero la pregunta perfectamente lógica para nosotros (que será el tema de El significado de la vida, parte II) es: ¿por qué casi nadie se da cuenta de todo esto? ¿Por qué es tan difícil criticar o cuestionar la Genética? No sólo atribuimos a los genes un nivel privilegiado de casualidad totalmente injustificado en la Biología, sino que también les damos un nivel de privilegio dentro de la sociedad. El dominio de la Genética es, pues, un fenómeno que no se origina en la ciencia.

En el último artículo de esta serie voy a escribir sobre esto, proponiendo una novedosa teoría para explicar la fascinación de nuestra sociedad por el determinismo genético y las moléculas maestra. Esta teoría explica el estatus icónico y la atracción científica del ADN en términos de su papel metafísico como representante del Universo. Como ese otro representante del Universo, el Dios judeocristiano, el ADN confiere las propiedades de liderazgo y autoridad en un naturaleza desordenada. El ADN, como verdadero sentido de la vida, legitima así la autoridad en nuestra sociedad científica. Por lo tanto, los actores históricos, como la Fundación Rockefeller, que ayudaron a alzar al ADN a su papel de actor principal, fueron, como todos los demás, esclavos de unas fuerzas que no entendían completamente.

Esta teoría tiene importantes implicaciones. Sugiere que desde que el determinismo genético se estableció en la mente de la gente, las sociedades occidentales se han visto sumergidas en una espiral descendente de política autoritaria y pensamiento de determinismo genético. Esta espiral ya está poniendo en peligro a la misma Democracia, pudiendo apagar completamente los valores democráticos. Desde un punto de vista más optimista, la teoría ofrece una manera conceptualmente sencilla de revertir esta espiral. Se basa en señalar que todos los organismos vivos son sistemas y no dictaduras. Se hace necesario, para la supervivencia de una sociedad Democrática, confrontar estos hábitos de pensamiento de determinismo genético que, al fin y al cabo, no tienen una base científica.

Parte II

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Los genes no determinan nuestro destino vital

La genética está dando paso a una nueva Ciencia de la Vida

Por Jonathan Latham, 6 de febrero de 2017

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Pruebe sus conocimientos del mundo viviente respondiendo correctamente a esta simple pregunta: ¿Qué biomolécula se encuentra en todos los seres vivos? Si su respuesta es el ADN, es incorrecta. Es un error comprensible. La educación convencional que recibimos señala al ADN (ácido desoxirribonucleico) como la molécula clave de la vida, que controla y coordina la mayoría de las funciones vitales, si no todas. Este concepto del ADN como la molécula clave está muy extendido. Es normal. Se enseña en las Universidades y en las escuelas de Secundaria. Pero es un concepto erróneo. El ADN no es la molécula clave que controla, ni siquiera se encuentra en el núcleo de la Biología. Al contrario, la Ciencia ha demostrado de forma abrumadora que la vida se autoorganiza, y por lo tanto ahora las partes se están reordenando y experimentando un cambio de paradigma.

La mitologización del ADN

Reconocidos científicos han hecho afirmaciones contundentes sobre los poderes del ADN. En su autobiografía, el Premio Nobel Kary Mullis lo llamó “El rey de las moléculas”, y “El magno”. Tal vez es que leyó el libro “ADN: El secreto de la vida”, un libro de ciencia popular que dice de la molécula de ADN que “tiene la llave de la naturaleza misma de los seres vivos”. Su autor lo debe saber: es el Premio Nobel James Watson, codescubridor de la estructura del ADN. Incluso las Instituciones tienen opiniones contundentes cuando se trata del ADN. El sito web de los Institutos Nacionales de Salud de los Estados Unidos afirma que “los genes están en el núcleo de todo lo que nos hace humanos”.

En la edición que tengo de “El secreto de la vida” aparece en la contraportada Eric Lander. Lander es el célebre científico que está detrás de la genética humana moderna. También es el Jefe del Instituto Broad en el MIT. En su propaganda, Lander apoya lo dicho en “El secreto de la vida” . Debajo de él, con chaqueta, la profesora de genética Mary-Claire King, que dice: “Esta es la historia del ADN y por lo tanto la historia de la vida: historia, sexo, dinero, drogas y secretos aún por revelar”. Según la Prof. King, el ADN es la vida.

La visión de Watson de la genética domina la visión que se da de ella en la educación. En el libro de texto de Biología de educación secundaria en los Estados Unidos, “Life”, que se viene utilizando en estas instituciones educativas desde 1997, sus contenidos giran en torno al ADN, dándole así el estatus de pieza central de la vida.

Mientras tanto, Francis Collins, antiguo director de los Institutos Nacionales de Salud, ha publicado varios libros de mucho éxito sobre el ADN, con títulos tales como “El lenguaje de la vida” y “El lenguaje de Dios”. No debería entonces sorprendernos que la idea del ADN como la molécula clave sea una de las ideas dominantes de nuestra época.

Algunos biólogos dirán que estas opiniones son un tanto extremistas y que no son representativas. Lo son, y parte de este artículo va a tratar de explicar por qué las opiniones extremistas sobre el ADN dominante el discurso público. Pero su objetivo principal es contrastar la idea que del ADN tienen la mayor parte de los biólogos con la escasa atención científica que dedican a otras moléculas. Nuestra existencia también depende de las proteínas, las grasas, los carbohidratos y el ARN (ácido ribonucleico), pero nadie dice “ésta es mi proteínica”. Pero aquí dejo una pregunta: ¿no es también desde el punto de vista científico algo absurdo decir “éste es mi ADN?”.

Realizar una mirada sin prejuicios a este pregunta es el propósito de este artículo. ¿Tiene el ADN alguna pretensión de tomar el control? ¿O se encuentra en el centro de la organización biológica?

La respuesta es que el ADN no es ninguna de las cosas dichas por Watson, Lander y Collins, y que incluso la visión corriente del biólogo sobre la vida sería errónea. Se puede demostrar en muchos sentidos, pero principalmente por una nueva ciencia de la vida que se está abriendo paso desde la oscuridad casi más absoluta. Esta nueva ciencia explicaría las características de los seres vivos de una nueva manera distinta, en la que el ADN no es la molécula clave, ni crea un determinismo genético, algo que no hay ni puede haber en biología. El ADN no es el lenguaje de Dios. Ni siquiera es el lenguaje de la biología.

Los organismos son sistemas

La evidencia de que el ADN no es un controlador biológico comienza con el hecho de que los organismos biológicos son sistemas complejos. En un campo distinto al de la Biología, cuando consideramos sistemas complejos, tales como el clima, las computadoras o la economía, normalmente no nos preguntamos si un componente es más relevante que el resto de componentes. Consideramos que los sistemas complejos están formados por subsistemas, siendo cada uno de ellos necesario para el conjunto. Cada subsistema tiene su función específica, pero ningún subsistema ejerce un papel privilegiado de causalidad.

Lo mismo ocurre con los seres vivos. Al nivel de la fisiología de un organismo individual no se habla de un papel causal o especial para el corazón, el hígado, la piel o el cerebro, porque el cuerpo es un sistema. Todas sus partes son necesarias.

A una escala biológica más pequeña que los órganos, también los distintos tipos de células mantienen, operan y se reparan ellos mismos o cooperando entre sí. Del mismo modo, a nivel celular, los orgánulos y otras estructuras moleculares interactúan entre sí, pero son subpartes independientes del conjunto.

Sin embargo, a nivel de las macromoléculas sucede algo curioso. Los biólogos abandonan la idea de sistemas por completo. En lugar de eso, aplican el famoso dogma central de la Biología: que el ADN hace que el ARN produzca una proteína (Crick, 1970). Esta concepción ha hecho que se centre todo en el ADN.

El primer error de este dogma, es llamarlo “central”. Si un organismo es un sistema, entonces no hay centro. El segundo error es que la ruta descrita es objetivamente incorrecta. El camino en todo caso es un bucle, ya que el ADN no viene de la nada: para fabricar una molécula de ADN se requieren proteínas y ARN y ADN. En un sentido más amplio, la síntesis del ADN no se puede realizar sin una célula entera, así como la fabricación del cualquier ARN o cualquier proteína: se necesita el concurso de la célula entera.

Si queremos ser más precisos aún, diríamos que se necesita el organismo entero para hacer cada uno de sus componentes. Incluso esta apreciación sería incompleta, ya que se necesita un ecosistema, y en caso de los seres humanos: la microbiota intestinal y un suministro de alimentos. La formulación completa del dogma central sería por tanto el de un bucle insertado dentro de una red. Pero el dogma central enseñado a millones de estudiantes cada año toma un camino intelectualmente diferente: confiere arbitrariamente al ADN un lugar especial, en primer lugar, no cerrando el bucle, y en segundo lugar, colocando al ADN en el principio. El dogma central de la Biología es, pues, simplemente una representación realizada a partir de unas fronteras construidas arbitrariamente. No se trata de una realidad biológica.

Los genetistas, y a veces lo biólogos, hacen que esta interpretación parezca plausible, no como fruto de la experimentación, ya que sus resultados lo contradicen, sino mediante el uso de verbos activos en sus referencias al ADN. El ADN, según ellos, controla, gobierna y regula los procesos celulares, mientras que sustantivos como “expresión” también se usan regularmente para atribuir funciones al ADN. En última instancia, esto genera un argumento circular: el ADN controla el desarrollo embrionario o la salud del organismo porque los genes se expresan. Por lo tanto queda demostrado (QED).

Sin embargo, no hay unos conocimientos científicos específicos que demuestren que el ADN desempeñe el papel dominante que esas palabras implican. Todo lo contrario. Por ejemplo, una reciente publicación en la revista Nature decía: “Hay un creciente consenso científico de que buena parte del complejo proteínico que forma parte de la célula está protegidas contra la variación transcripcional”. Es decir, están aisladas de la influencia genética directa (Chick et adl., 2016). La existencia de esta memoria intermedia ha sido demostrada en muchos experimentos. Una demostración de esto es el ritmo circadiano de las bacterias, que puede ser reproducido en ausencia de ADN solamente con tres proteínas en un tubo de ensayo. El ritmo circadiano se mantuvo durante tres días, incluso frente a los cambios de temperatura (Nakjima et al., 2005).

Inevitablemente, cualquier lenguaje que utilicemos para describir el ADN tiene que ser necesariamente metafórico y de una limitada precisión, pero palabras como “gobierno” y “control” son atributos inventados para el ADN (Noble, 2003). Una metáfora mucho más precisa para el ADN sería la de compararlo con una gran biblioteca, ya que las células utilizan el ADN sobre todo como lugar de almacenamiento de información. Los biólogos podrían utilizar verbos más neutros, como “uso”, diciendo por tanto: “las células usan el ADN para fabricar proteínas”. De haberlo hecho así cambiaría radicalmente el estatus del ADN. Sólo los bibliotecarios tendrían camisetas en las que dijese: “Está en mi ADN”.

Si nos desprendemos de esas metáforas fuera de lugar y del dogma central, entonces la manera de pensar sobre la biología cambia radicalmente. Si cada molécula y cada subsistema, independientemente de a que escala los consideremos, limita y aumenta a los otros subsistemas, entonces no hay necesidad alguna de crear un elemento de control central. Podemos reemplazar el modelo biológico basado en el ADN por un modelo racional de interacciones complejas de sistemas retroalimentados y propiedades emergentes, de los cuales la biblioteca de ADN es solamente uno de los componentes. En este modelo, el ARN es simplemente unos de los útiles necesarios para producir proteínas y el ADN es sólo otro de los útiles necesarios para producir ARN, y así sucesivamente. A diferencia del dogma central de la Biología, tal propuesta es consistente con los hechos conocidos de la Biología.

El enunciado que se encierra en el dogma central y en los libros de texto de Biología, no es más que una ilusión. Es el clásico caso de lo que el microbiólogo Carl Woese llama “fundamentalismo reduccionista”. El fundamentalismo reduccionista difiere del reduccionismo simple en que éste es un método científico válido, y el otro una elección ideológica para dar una explicación simplista, cuando una visión holística es la que mejor apoya las evidencias. De ahí la atribución al ADN de propiedades que no le corresponden para explicar las actividades biológicas observadas, cuando se puede dar una mejor explicación aceptando que muchos procesos bioquímicos pueden tener múltiples causas y contribuciones. El fisiólogo Denis Noble de Oxford describe esta falacia como que se confiera al ADN “un nivel privilegiado de causalidad”.

Si no es el ADN, ¿hay una molécula de la vida?

Muchos virus que infectan las plantas carecen de ADN. Sus ciclos de vida dependen de las proteínas y usan el ARN como el material que se hereda.

También hay otros patógenos de las plantas, los viroides, que carecen tanto de ADN como de proteínas. Por lo tanto, los viroides están compuestos únicamente de ARN no codificante. Por lo tanto, puede haber formas de vida sin ADN o proteínas, pero ninguna que carezca de ARN.

Por lo tanto, la respuesta a la pregunta inicial: “¿Qué biomolécula se encuentra en todos los seres vivos?”, sería el ARN. ARN significa Ácido Ribonucleico y por muchas razones es el mejor candidato a ser la biomolécula universal, en lugar del ADN.

El ARN y el ADN son químicamente muy similares. Incluso los científicos los confunden, pero sus modestas diferencias químicas les confieren unas propiedades muy diferentes. El ARN es estructuralmente muy flexible, mientras que el ADN es muy inflexible; el ARN es inestable y reacciona químicamente, mientras que el ADN es muy inerte. Una diferencia clave es el número de modificaciones químicas que las células son capaces de hacer a sus cuatro bases. En el caso del ADN (cuyas bases son los nucleótidos A, C, G y T) sólo son posibles dos modificaciones en la mayoría de las células. Estas modificaciones se llaman metilación y acetilación. Estas dos modificaciones alteran las propiedades de las bases de ADN y constituyen los cimientos de una Ciencia actualmente de moda, la Epigenética.

El ARN también tiene cuatro base (A, C, G y U) . Pero las células pueden producir más de 100 modificaciones químicas. Las funciones de estas modificaciones todavía son un misterio, pero presumiblemente ayuden al ARN a realizar sus muchas tareas celulares.

El ARN ha sido mal comprendido. En una célula humana típica, menos del 1% de ella produce proteínas. El 99% restante tiene muy diferentes funciones estructurales, reguladores y enzimáticas. Sin embargo, la mayoría de los biólogos se mantienen esclavos del dogma central señalando que el ARN es un mero intermediario entre el ADN y la proteína. Recientemente, el ARN ha comenzado a emerger desde la sombra del ADN como una molécula mucho más interesante.

La explicación de estas diferencias moleculares es que el ARN apareció mucho antes que el ADN. El ARN probablemente precedió incluso a la aparición de las células. Tiene una enorme antigüedad. En consecuencia, está tan profundamente y estructuralmente insertado en los sistemas vivos que es muy difícil de estudiar. Por lo tanto, la razón paradójica por la que no sabemos mucho sobre el ARN no es porque no sea importante, sino porque, a diferencia del ADN, el ARN es de suma importancia para que su papel en la célula pueda ser eliminado de manera selectiva a voluntad.

En consecuencia, tal y como conocemos el proceso evolutivo actualmente, deberíamos invertir la enseñanza convencional e insistir en que al ADN sería una forma especializada de ARN. El ADN evolucionó hacia una rigidez estructural y consiguió la inercia química para convertirse en un espacio de almacenamiento seguro de la información heredable.

Así que durante el proceso evolutivo el ADN se convirtió en el mejor bibliotecario ( esta metáfora de la biblioteca se debe a Colin Tidge y su excelente libro “¿Por qué el ADN no es egoísta y la gente es amable?”. Las proteínas resultaron ser excelentes catalizadores de las reacciones químicas, pero el ARN es más probable que haya sido la biomolécula alrededor de la cual se construyó la vida. Pero el ARN no es más controlador que lo que pueda serlo el ADN.

Tampoco el ADN se encuentra en el centro de la evolución

Una explicación común para pretender organizar la Biología en torno al ADN, que es la que dan los autores del libro de texto “Life”, es el supuesto papel del ADN en la teoría de la evolución. Sin embargo, por dos razones, esta explicación es puesta en duda. Ambas razones ejemplifican malentendidos omnipresentes en la teoría de la evolución. Uno de estos malentendidos exagera la importancia de la teoría de Darwin, y el segundo da al ADN un lugar que no le corresponde.

El primer malentendido: suponer que la teoría de la evolución supone dar una explicación al origen de la vida. La vida, sin embargo, comenzó mucho antes de que la evolución darwiniana estableciera algunos de sus patrones fundamentales (células, proteínas, metabolismo energético), en lo que podamos saber, mucho antes de que el ADN se convirtiera en la molécula de la herencia (Carter, 2016). Esta distinción es importante. En el libro de texto “Life”, por ejemplo, es importante separar el origen de la vida de su mantenimiento para no realizar inútiles exageraciones ( es decir, dar lugar a confusión) sobre la teoría de Darwin, pero al confundir ambos, “Life” sólo refleja el malentendido en que caen la mayoría de los biólogos.

En segundo lugar, la vida predarwiniana de las células y el metabolismo surgió gracias a que los sistemas complejos tienen propiedades incipientes y autoorganizadoras (por ejemplo, Kauffman, 1993; Carter, 2016). La aparición del ADN en estos sistemas permitió la aceleración de la evolución darwiniana, pero no quedaron erradicadas las propiedades emergentes y autoorganizadoras. Aunque más bien, trabajó conjuntamente con ellas para crear otras nuevas. Esto significa que tales propiedades podrían explicar extensas áreas de la Biología. “La autoorganización propone lo que la selección natural dispone”, que es la manera como Batten y sus colegas resumen las alternativas a la teoría estándar de la evolución, que es bastante determinista desde el punto de vista genético (Batten et al., 2008).

Una propiedad emergente clásica es el plegamiento de las proteínas. El ADN codifica la secuencia lineal de aminoácidos que constituyen las proteínas, pero cada proteína adopta una forma tridimensional muy compleja (Munson et al., 1996). Estas formas, junto con la carga eléctrica y la solubilidad, son en gran parte responsables de las propiedades de cada proteína. Habitualmente se entiende que el ADN especifica toda la información necesaria para la formación de una proteína, pero eso no es cierto. Todas las formas que pueden tomar las proteínas dependen también de la integración de múltiples fuentes de información. Entre estas fuentes se encuentran la temperatura, otras moléculas de la célula como el agua e iones minerales, el pH, moléculas que aportan energía como el ATP, apoyos al plegamiento de las proteínas denominadas chaperonas, y así sucesivamente. Más allá de esto, muchas proteínas tienen otras funciones, como las de actuar como canales moleculares y como bombas, que aparecen sólo en los niveles más altos de la estructura, como en presencia de otras proteínas.

Así, el ADN especifica las proteínas y sus funciones sólo hasta cierto punto. Es posible ignorar todas estas contribuciones no genéticas y atribuir al ADN todas las propiedades de una proteína o de un proceso ( o de un organismo entero). La mayoría de los científicos lo hacen, pero hacerlo les pone en una posición ultradeterminista. Colocan las propiedades emergentes, tales como el plegamiento de las proteínas, al margen del funcionamiento de la vida. De nuevo se confieren al ADN unas atribuciones que no tiene.

Las propiedades emergentes son sólo un ejemplo de por qué la relación entre el ADN y la evolución es mucho más tenue de lo que normalmente se considera. Patrick Bateson, de la Universidad de Cambridge, cuya campo de trabajo no son las propiedades emergentes sino el comportamiento animal, explicó la evolución con mucha más precisión que otros cuando dijo: El organismo que sobrevive en su totalidad y se reproduce de forma diferencial, lleva su genotipo con él. Este es el motor de la evolución darwiniana”.

Por lo tanto, podemos explicar cómo pudo Charles Darwin desarrollar la teoría de la evolución sin saber siquiera de la existencia del ADN, porque incluso para la evolución el ADN no es “el más importante”, pero es normal que los biólogos digan que el ADN es el más importante para la evolución, más que cualquier otro componente de los organismos vivos.

Explicando la Biología basada en los genes

Cuando Dorothy viajó a la Ciudad Esmeralda descubrió que el Mago de Oz era sólo “un hombre corriente”. No tenía poderes mágicos y no podía ayudar a sus amigos. Pero al menos algo había detrás de toda la fachada. Lo mismo puede decirse del ADN.

La mayoría de las moléculas de las células son sustancias químicas muy reactivas y transitorias. Eso significa que son difíciles de extraer y difíciles de estudiar. Lo mismo ocurre con el ARN y las proteínas.

El ADN en Biología es mucho más práctico: es estable y robusto y lo suficientemente simple como para ser aislado sobre una base reproducible y copiado con precisión. Con una hora de prácticas los estudiantes de secundaría podrían hacerlo. Con un poco más de entrenamiento, el ADN puede ser modificado, y en algunas especies incluso reemplazado. De ahí las alarmas en torno al biohacking del ADN practicado por aficionados.

Esto explica, en pocas palabras, por qué comprendemos mejor las redes de regulación de los genes antes que otras disciplinas de la Biología: el ADN es la fruta que ésta más a mano en la Biología.

Desacuerdo científico en torno al ADN

El cuerpo humano cambia completamente todas sus células en aproximadamente 8 semanas, por medio del metabolismo, la replicación y la reparación. Sin embargo, seguimos siendo los mismos… con todos nuestros recuerdos, con la personalidad característica… Si la Ciencia insiste en ir detrás de las partículas, las seguirá a través de un organismo y se olvidará del organismo por completo”, dijo el biólogo y matemático Robert Rosen. De hecho, al investigar cualquier organismo pluricelular y bajo su superficie aparentemente tranquila encontraremos el sistema circulatorio, el estómago, sistema de drenaje linfático, impulsos eléctricos, máquinas biomoleculares, y así sucesivamente.

Estos sistemas hacen que cada parte del organismo esté en constante movimiento, se contraiga, gire, vibre, presione y crezca. Lo que define a los organismos vivos es su naturaleza dinámica y animada. Por eso, cuando queremos saber si un organismo ha muerto, desde el punto de vista legal, no examinamos su ADN, sino el latido del corazón o sus funciones cerebrales. Las propiedades animadas necesitan componentes animados, como el ARN y las proteínas.

Sin embargo, hacemos girar en torno al ADN lo que sabemos sobre la vida (recuerde, “el ADN es la vida” dijo Mary-Claire King), eligiendo curiosamente al constituyente celular que probablemente sea el menos representativo de la naturaleza dinámica de la vida.

Por esta razón hay científicos que disienten en Biología. Algunos son destacados científicos. Otros no. Todos ellos se han preguntado si la Biología no es mucho más compleja e interesante de lo que nuestros conocimientos basados en el ADN dan a entender (por ejemplo, Kaufman, 1993; Strohman, 1997; Rose, 1999; Woese, 2004; Annila y Baverstock, 2014; Friston et al., 2015).

A estos disidentes les gusta destacar, por ejemplo, la falta de avances médico-científicos después de la secuenciación del genoma humano y el análisis cada vez más detallado de minúsculos fragmentos de ADN humano (Ionnidis, 2007; Dermitzakis y Clark, 2009; Manolio et al., 2009).

Algunos van mucho más lejos en sus críticas que otros. Carl Woese, quizás el bacteriólogo más conocido desde Pasteur, dijo antes de su muerte que el determinismo genético es un callejón sin salida, y que su visión de la Biología está “gastada” (Woese, 2004).

Tal vez no haya un ejemplo más preciso sobre esto que el campo de la Ingeniería de tejidos. Los ingenieros de tejidos afirman haber hecho progresos increíbles, de manera que órganos humanos enteros desarrollados in vitro puedan trasplantarse y para otros usos médicos, sin embargo, estos órganos no son funcionales (Badylak, 2016). No tienen vasos sanguíneos o sistemas inmunológicos o redes nerviosas, son sólo células humanas en un andamiaje en forma de oreja o un andamio en forma de mano, y por lo tanto, entre sus muchas deficiencias, tienen una vida corta porque no tienen propiedades regenarativas.

Muchos biólogos sospechan que una parte del problema puede estar en el paradigma en el que se mueven, pero rara vez tratan de modificarlo. La única respuesta oficial al obvio hecho de que los organismos son sistemas muy complejos ha sido ir modestamente en la dirección de la “Biología de sistemas”.

Pero hay que observar que incluso esta Biología de Sistemas rara vez estudia los sistemas. En su lugar, los biólogos han utilizado con profusión la biología de sistemas para no avanzar en la comprensión de sistemas complejos, sino para aumentar y mecanizar su reduccionismo.

Por lo tanto, ninguna especialidad o institución científica ha entrado de lleno en lo inadecuado de considerar a los organismos como colecciones de redes reguladores de genes o han tratado de ir en otro sentido desarrollando un paradigma alternativo (o paradigmas) que reemplace el anterior (Strohman, 1997).

Una breve guía de paradigmas alternativos de la vida

Una máquina de Helmholtz es un dispositivo sensorial que hace una predicción sobre la realidad y realiza una comparación siguiendo unos parámetros distintos. A continuación estima la diferencia entre ambas. Las estadísticas bayesianas son un método matemático para hacer lo mismo: estimar las diferencias entre las expectativas y la realidad.

Una nueva teoría de la Neurobiología, es la llamada teoría del cerebro bayesiano, que propone que el cerebro sería el equivalente biológico de un modelo bayesiano (revisado en Clark, 2013). Los cerebros harían predicciones, medirían los desajustes con sus expectativas y pasarían aquellos desajustes a los circuitos neuronales superiores. Estos circuitos superiores repiten el proceso y si los desajustes persisten entonces se pasa a unos niveles mentales más altos.

La hipótesis del cerebro bayesiano es muy reciente y la existencia de neuronas predictivas parece en principio improbable, aunque esta hipótesis podría explicar numerosos aspectos de la estructura cerebral y de las funciones cerebrales. Por ejemplo, cómo puede manejar estímulos muy diferentes (visuales, sensuales, orales, auditivos, etc) esencialmente con los mismo mecanismos y estructuras neuronales. También podría explicar cómo el cerebro puede integrar la acción y la percepción, y proporciona una interpretación de cómo se realizaría el aprendizaje: el aprendizaje sería la actualización de un modelo predictivo. La hipótesis del cerebro bayesiano podría incluso explicar cómo evolucionaron los cerebros a niveles más altos de conciencia durante los períodos evolutivos: mediante la adición de nuevas capas predictivas.

Una particular solidez de la hipótesis del cerebro bayesiano es que se correspondería con la organización espacial de las neuronas en la corteza de los primates, cuyas capas de neuronas “predictivas” y “sensoriales” envían señales en direcciones opuestas que les permite anularse mutuamente (excepto en el caso de los desajustes).

El sistema de aprendizaje predictivo basado en la estructura propuesta por la hipótesis del cerebro bayesiano es de interés para lo que nos proponemos, ya que relegaría las explicaciones genéticas de muchos fenómenos, incluyendo todos los conocimientos, incluso los marginales (Friston, 2010). Los genes y las proteínas pueden completar los detalles, pero muchos de los elementos clave de las funciones cerebrales, el aprendizaje, la acción y la percepción, derivan principalmente de la misma estructura. Es decir, como plegamiento de proteínas, son propiedades emergentes de la organización.

Las propiedades emergentes son, así mismo, importantes en otras áreas de la Biología. Un ejemplo es el sistema vascular de las plantas. Los árboles pueden transportar el agua de fuentes no saturadas a muchos metros de altura. La transpiración, como se denomina, no requiere de entrada de energía. Más bien, aprovecha las propiedades físicas de los tejidos hidrofílicos del xilema (vasos) y las propiedades del agua. Sin transpiración, que se produce también en los suelos pero muy débilmente, las plantas no podrían levantar el agua nada más que unos pocos centímetros, ni tolerarían condiciones de sequedad (Wheeler y Stroock, 2008). La característica que define a las plantas (aparte de la fotosíntesis) es su inteligente explotación de una simple propiedad física del agua.

Otro ejemplo, es el arco del pie humano. Se trata de diafragmas longitudinales y transversales compuestos por hueso y tejido conectivo, cuya propiedad emergente es la de disipar la fuerza del impacto y operar como un resorte para transferir la energía del impacto en un movimiento hacia adelante. El arco del pie reduce la energía necesaria para caminar o correr.

En Bioquímica, recientemente se ha propuesto la existencia de los metabolitos. Los metabolitos son unos arreglos espaciales tridimensionales de las enzimas. Los metabolitos explican cómo el producto de una vía metabólica aparentemente de menor importancia puede constituir sin embargo hasta el 30% del peso de una plántula y así hacer frente a las plagas (Laursen et al., 2017).

Una clase más convencional de propiedades autoorganizadas que encontramos en la Biología son los bucles de retroalimentación homeostática. También son fenómenos en gran parte independientes de las funciones de los genes para dar una explicación de las actividades y propiedades de los organismos vivos. Las tres proteínas antes mencionadas que pueden recrear un ritmo circadiano son sólo un ejemplo (Nakajima et al., 2005).

En niveles de vida más elementales y universales se encuentran las teorías unificadoras de las células y el metabolismo, muchas de las cuales relacionan la vida con el funcionamiento de las fuerzas físicas fundamentales. El padre de todas estas teorías probablemente haya sido Nicolas Rashevsky, que murió en 1972. Sobreviven sus discípulos Robert Rosen y A.H. Louie. Otros físicos que siguen en la misma línea: Erwin Schrödinger, autor de “¿Qué es la vida?”; Stuart Kauffman, autor de “Los orígenes del orden” (1993); Steven Rose, “Las líneas de la vida: Biología más allá del determinismo” (1977); Enrico Coen, “El arte de los genes” (1999); Denis Noble, “La música de la vida” (2003) y “Danza de la melodía de la vida: Relatividad biológica” (2017); Y Annila y Baverstock, que sostienen que la vida es el resultado inevitable de la segunda ley de la termodinámica (Annila y Baverstock, 2014, véase también Friston et al., 2015). Estos y otros pensadores, han ido muy lejos para levantar una estructura que avance hacia una revolución científica, una nueva teoría que deje atrás el marco de las redes reguladoras de genes.

La teoría que más cerca ha llegado a borrar definitivamente el determinismo genético como concepto de la vida, sería una teoría del origen de la vida misma que coloca el metabolismo en el centro.

Los lectores pueden estar familiarizados con el concepto de ARN, que se describe como predecesor del supuesto mundo moderno del ADN. Pero más convincente que un mundo de ARN, es una nueva teoría del mundo del péptido-ARN.

La tesis central de la teoría del péptido-ARN (Carter, 2016) es que la enzima (que se conoce como aminoacil-ARNt sintetasa) que enlazaría el ARN con las proteínas, y que por lo tanto conectaría el mundo ARN con el mundo proteico, se presentan en dos formas básicas (en todos los organismos). El origen evolutivo de estas dos formas (llamadas Clase I y Clase II), es extrañamente irreconciliable. Las moléculas de Clase I y II desempeñan funciones casi idénticas (aunque con diferentes aminoácidos) pero no tienen estructuralmente nada en común. Excepto en una cosa: sus aminoácidos que mejor se conservan, aquellos que se encuentran en el cetro catalítico activo, pueden derivarse de hebras opuestas de la misma pequeña molécula de ARN (Carter, 2016). En otras palabras, las dos proteínas que permiten que el ARN fabrique las modernas proteínas derivan de hebras opuestas de una única molécula de ARN muy primitiva que las codifica a ambas.

Las implicaciones de estas observaciones es que se establece un vínculo entre el metabolismo y la replicación en una etapa muy temprana de los orígenes de la vida. El ARN fue el ensamblador de las proteínas primitivas y el propósito de esas proteínas fue el de actuar como catalizadoras, es decir, guiar y mejorar el metabolismo. Por lo tanto, lo que hace la teoría del origen péptido-ARN es reemplazar el mundo del ARN, que es una teoría de la replicación, por una teoría del metabolismo en la que el ARN mejoraría el metabolismo ya que lo predice.

ADN y Política

La biología humana es en realidad mucho más complicada de lo que imaginamos. Todo el mundo habla de los genes que recibieron de su madre y de su padre, de este rasgo u otro. Pero en realidad, esos genes tienen escaso impacto en los resultados posteriores de la vida. Nuestra biología es demasiado complicada para reducirla a eso e intervienen cientos de miles de factores independientes. Los genes no determinan en absoluto nuestro destino. Pueden darnos una información útil sobre un mayor riesgo de padecer tal o cual enfermedad, pero en la mayoría de los casos no determinan la causa real de la enfermedad, o la incidencia real de alguien que la sufre. La biología se desarrolla en la interacción compleja de todas las proteínas y células que trabajan con factores ambientales, no impulsadas directamente por el código genético”. (Anand, et al., 2008).

Esta cita (no escrita) es de Craig Venter, el legendario secuenciador del genoma, y sugiere que incluso muchos genetistas reconocen en privado la clara necesidad de paradigmas alternativos.

Al mismo tiempo, la cita de Venter plantea una trascendente pregunta: ¿Cómo es que si los organismos son los principales objetos de estudio de la Biología la explicación convencional sobre su origen es científicamente tan débil que debe conceder al ADN unas atribuciones de control y expresión para cerrar las grietas, y sin embargo muchos científicos siguen aferrados a ella?

¿Por qué en lugar de considerar a Rashevsky, Kauffman, Noble y otros, como pioneros de un paradigma potencialmente fructífero y unificador, estos investigadores siguen siendo ignorados por la Biología dominante?.

¿Cuál es el poder de atracción del Determinismo Genético?

Hay una explicación convincente y no intuitiva para esta obsesión de la Biología. Eso lo expondremos en un próximo artículo: “El significado de la vida”. Es un explicación que requiere mirar tras las vitrinas de la Ciencia y examinar su relación activa y simbiótica con el poder en los sistemas políticos modernos.

Referencias

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