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domingo, 16 de septiembre de 2007

¿Por qué morimos?

En una entrada previa daf-2 fue acusado de gen asesino por interrumpir los mecanismos de mantenimiento celular y conducirnos a todos los animales a una muerte prematura. Este juicio ha sido apresurado e injusto. Es cierto que este gen acelera la muerte, pero, paradójicamente, su función es permitirnos vivir y reproducirnos. Esta argumentación puede, a priori, parecer un sin sentido, pero no se puede entender el papel de este gen asesino sin comprender antes por qué morimos.


A la cuestión anterior se suele responder con ligereza, morimos por el hambre, la enfermedad, la violencia, etc. Y, tal vez, para evitar estas respuestas apresuradas deberíamos replantear la pregunta, lo que buscamos es la causa última, ¿por qué la selección natural no produce animales inmortales? ¿Por qué los procesos de selección capaces de hacer evolucionar cámaras como los ojos o bombas como el corazón no han acabado con la vejez y la enfermedad?



Imaginemos que una mutación en un gen X genera una nueva copia capaz de conferir un año extra de vida a su portador. Este individuo tendría un año más de vida para reproducirse y repartir esta afortunada mutación. Con el tiempo el cambio quedaría fijado en la población, puesto que todos los individuos serían portadores de tan ventajosa mutación. ¿Por qué este proceso no se a repetido una y otra vez hasta conseguir animales cada vez más longevos? La respuesta es simple, no se ha creado un gen capaz de conferir tamaña vitalidad porque este gen no puede existir en un animal real. En la naturaleza las vacas no son esféricas, digan lo que dian los matemáticos, y los animales están sujetos a diversas restricciones.


Un animal es una máquina capaz de conseguir una cantidad de alimentos limitada. Estos recursos puede invertirlos en diversas partidas: mantenimiento y reparación de averías, reproducción y búsqueda de nuevo alimento. Para ser inmortal habría que aumentar la energía destinada a la reparación del desgaste causado por el tiempo. Ya conocemos un gen, daf-16, encargado de activar el mantenimiento de las proteínas celulares, de luchar contra los microbios y de reparar de los daños causados por la oxidación. Al activar estos mecanismos la célula se mantiene joven, pero también se consume energía, lo cual redunda en que la partida destinada a la reproducción se vea mermada.


Puede que no fuese un problema grave tener alguna dificultad durante la reproducción, si a cambio obtuviésemos una vida más longeva aumentando por tanto las oportunidades de reproducirnos. Podrían pues aparecer mutaciones que desviasen más energía a la reparación de las averías, dificultándose, como consecuencia, la reproducción durante ciertos periodos de carestía. Esto, podría suceder y, de hecho, sucede, pero existe un límite que no se puede rebasar impuesto por una eventualidad que no hemos tenido todavía en cuenta.


Calcémonos las botas de demiurgo y creemos un mutante prácticamente indestructible e inmortal, con unos sistemas de reparación hiperdesarrollados. A su lado situaremos a un competidor más enfermizo pero capaz de invertir más energía en la reproducción. En una época de vacas flacas, mientras el enfermizo se reproduce y va envejeciendo el mutante se mantiene joven y estéril a la espera de tiempos mejores. Llegados estos tiempos ambos individuos se reproducirán y el enfermizo acabaría por morir mientras el mutante continuará sano. Pero empeoremos las perspectivas de nuestro sano mutante situándolo al borde de un precipicio, una guerra o una hambruna. En cualquiera de estos casos fallecerá tal y como lo haría cualquier otro hijo de vecino. Mientras el enfermizo se reprodujo, distribuyendo sus genes, antes de sufrir las consecuencias de la guerra o la caída, el mutante sano no se habrá reproducido y por lo tanto sus genes se perderan.



La selección natural a creado seres enfermizos, pero capaces de reproducirse rápidamente. Esta es la causa última de la enfermedad y la muerte, no se puede dedicar demasiada energía a mantenerse sano para siempre, relegando la reproducción a un segundo plano, porque durante la juventud podríamos sufrir un accidente que nos impidiese tener descendencia.



Todas estas disquisiciones no son más que palabrería sin un modelo matemático que las justifique y unas observaciones experimentales que las apoyen, pero no dejan de ser bastante razonables. Esta no es una cuestión zanjada y lo expuesto no es más que una teoría razonable y es necesario andarse con pies de plomo en estos temas, porque la mayoría de las teorías, por muy razonables que sean son falsas. Recomiendo al lector interesado que se encamine al artículo de la wikipedia en el que se explican esta teoría y otras alternativas.



Ahora ya podemos hacernos una idea del papel de daf-2, el gen asesino. Su misión es evitar que el individuo destine demasiados recursos a mantenerse sano cuando no hay energía suficiente. Sin este gen durante un periodo de carestía podríamos quedar estériles e incuso morir de hambre. Sin daf-2 los tejidos se repararían continuamente y nos mantendríamos jóvenes, pero moriríamos al consumir todas nuestras reservas energéticas.


No sé lo que pensará usted, pero a mí se me entristece un poco darme cuenta de que cuando falta energía los genes deciden cortar la reparación de mi cuerpo antes que abandonar la posibilidad de reproducirse. Esto tiene toda la lógica cuando se interpreta desde la visión del gen egoísta, pero dado que yo también soy egoísta este abandono del soma, de nuestro cuerpo, frente al mantenimiento de las células reproductoras me ofende. Eso sí, dándole la vuelta al razonamiento, me alegra que la reproducción de mis antepasados no se detuviese a pesar de que tuviesen que pagar con sus vidas.

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domingo, 9 de septiembre de 2007

Muérete gusano, dijo el gen

Un ser vivo es una máquina bien engrasada con un objetivo claro, vivir lo máximo posible para poder reproducirse. Cada pieza del organismo cumple una función al servicio de su propietario. Los ojos sirven para ver, las manos para agarrar y cada minúsculo detalle trabaja por el bien del individuo. Sólo cuando estas piezas, con el tiempo, empiezan a fallar aparecen la enfermedad y la muerte. Es el desgaste de la máquina el que acaba por producir la muerte. Pero, ¿es todo esto realmente cierto? Si lo es, ¿cómo es posible que se hayan encontrado genes que al romperse aumentan la vida de sus portadores? Lo normal es que cuando un gen falla, cuando una pieza del individuo se estropea, una enfermedad aparezca. Pero, prácticamente en todos los animales en los que se han buscado, hay genes que no causan enfermedad cuando se rompen, causan vida, salud y juventud. Estas insidiosas piezas se han estudiado en gusanos, moscas y ratones, y hay indicios de que también puedan funcionar en humanos. Son una especie de bomba de relojería interna y cuando son destruidos la esperanza de vida puede llegar a multiplicarse por seis.



En 1990 Cinthya Keynon, una investigadora de la Universidad de California se preguntó, ¿por qué un rata vive 3 años mientras que una ardilla, que es fisiológicamente muy similar, es capaz de aguantar 25? ¿Hay algún gen que condene a la rata a una tumba prematura? Para buscar la respuesta recurrió a Caenorhabditis elegans, un gusano habitante de la materia orgánica en descomposición. Lo bueno de trabajar con este titán microscópico de 1000 células y 20000 genes, en vez de con humanos, es que nadie se queja cuando se le mata y además son bichitos muy sencillos, lo cual facilita la investigación. La metodología que aplicó fue la habitual, romper todos los genes del organismo de uno en uno. No sé si los biólogos rompen más platos que el resto de los mortales, pero cuando se les pone en un laboratorio no dejan gen en cromosoma.


Lo que encontró fue sorprendente, al inactivar el gen daf-2 el gusano no sólo no vivía peor sino que se mantenía joven mucho más tiempo y duplicaba su esperanza de vida, de dos a cuatro semanas. Se había encontrado una especie Jack el Destripador genético, una pieza de la maquinaria celular que destruye al organismo cuando se activa. ¿Será este un gen asesino?


Se necesitó trabajar durante años para encontrar otro gen, daf-16 que funciona de modo opuesto al presunto asesino. daf-16 funciona activando a unos 100 genes que mantienen las células sanas y al organismo saludable. Entre estos genes salutíferos hay antioxidantes, agentes antimicrobianos y proteínas carabina, encargadas de velar por la integridad estructural del resto de proteínas. Este daf-16 es, de hecho, el quid de la cuestión, puesto que la función del asesino daf-2 es detener a esta fuente de salud que representa daf-16. Los dos forman una especie de Yin-Yang genético.
La investigación en el gusano continuó y el récord de longevidad actual se encuentra en multiplicar por 6 su vida, lo cual en términos humanos sería equivalente a vivir unos 400 años. Si Newton o el Cardenal Richelie hubiesen sido gusanos, también en el sentido literal, todavía estarían coleando por aquí.



A estas alturas usted puede estar pensando, todo esto está muy bien, pero yo no soy un gusano, ¿qué hay de lo mío? Genes similares en secuencia y función a esta pareja se han encontrado en la mosca de la fruta y ratones. Concretamente a las moscas se les pudo hacer vivir un 80% más y a los ratones un 26%. ¿Y a las personas? Nadie va destruyendo genes humanos para investigar así que los datos en humanos son exiguos. Buscando en los judíos Askenazi centenarios se ha encontrado una alta frecuencia de una mutación en el equivalente humano de daf-2. Al parecer también en nosotros podría estar hacendo tic-tac una bomba de relojería similar, un gen cuya función nos va arrastrando a la tumba, paso a paso. Si es así desactivándolo se podría conseguir un aumento en la esperanza de vida, aunque seguramente este incremento sería mucho más modesto que el conseguido por el gusano. Algunos investigadores son pesimistas y avisan que puede que la fisiología humana sea lo suficientemente distinta de la de los ratones, moscas y gusanos como para que no se consiga ningún aumento en la calidad de vida deteniendo estos genes. La investigadora que realizó la investigación en gusanos no está tan segura y ha fundado una empresa, Elixir Pharmaceuticals, que actualmente está estudiando una droga inhibidora del equivalente humano del gen asesino. Tal vez en un futuro cercano haya disponible una pastilla capaz de regalarnos algunos años.



Comenzamos esta entrada pensando que todo en el individuo trabaja para que éste funcione perfectamente, pero hemos encontrado una minúscula pieza que, según toda la evidencia disponible, conspira para acabar con su dueño. ¿Es posible que la selección natural haya permitido un fallo semejante? ¿Hay realmente un gen asesino dentro de nosotros matándonos poco a poco? ¿No se suponía que los defectos en los seres vivos desaparecían a lo largo de la evolución porque no eran competitivos? ¿Cómo es posible entonces que este gen asesino haya perdurado, cómo es que uno de nuestros abuelos no lo perdió, vivió más años y tuvo muchos hijos mientras tanto? Damas y caballeros del jurado, a pesar de toda la evidencia presentada por el ministerio fiscal me propongo demostrar que daf-2 no es un mal tipo. Es cierto que creció en un barrio duro y que sufrió todo tipo de necesidades, pero tiene buen corazón y, como todos los demás genes, trabaja por nuestro bien, aunque a veces no parece que lo consiga. Para explicarles el asunto primero debemos averiguar porque mueren los seres vivos, porque la selección natural no ha creado ningún individuo inmortal, y esto nos va a llevar un tiempo, por ello solicito un aplazamiento de la vista hasta una próxima entrada.



Antes de cerrar del todo quisiera recordar que la idea para esta entrada se la debo mi podcast favorito, radiolab, y el grueso de la información la he encontrado, en el laboratorio de Cinthya Keynon y en la wikipedia (faltaría más).

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