Manuel Ruiz Torres
Algunos conceptos básicos
Uno de los pilares del paradigma biológico es la existencia del código genético, que permite la transcripción de la composición y estructura molecular de las proteínas, que confieren la forma de las células, tejidos y organismos vivos, y hacen posible las miles de reacciones bioquímicas necesarias para la vida. El código genético se sustenta en los genes, que son fragmentos del ácido desoxirribonucléico
Figura 1. Esquema de la estructura básica del ADN en los cromosomas
ADN (o DNA, como comúnmente se conoce por sus siglas en inglés), y que se transmiten de una división celular a otra y de un individuo a la siguiente generación, de tal manera que se garantiza que el código necesario para fabricar las proteínas no se pierde.
El sistema codificado utilizado mediante el ADN es muy efectivo. De manera sintética, las macromoléculas de ADN contienen una larguísima sucesión de unidades menores, llamadas nucleótidos (Figura 2), de los que hay cuatro (adenosina, A, timina, T, citosina, C, y guanina, G). La secuencia de tres nucleótidos, denominada codón o triplete, codifica la elección de un aminoácido.
Figura 2. Nucleótidos que forman parte de los ácidos nucléicos
Los aminoácidos son pequeñas moléculas con las que se construyen las gigantescas proteínas. Son 22 los aminoácidos necesarios para fabricar las proteínas.
El proceso, de forma muy resumida, es como sigue. De la cadena de ADN, constituida por miles y miles de nucleótidos, se hace una copia inversa (como un molde) que es el ácido ribonucléico mensajero, o ARNm (RNAm). Sobre la molécula del ARNm se van posicionando otros ARN de transferencia (ARNt), pero en un orden especial. Cada ARNt tiene dos partes que nos interesan, una con la que se une al ARNm y que es específica de cada triplete, y otra opuesta que va unida a un aminoácido, que es siempre el mismo, de tal manera que una secuencia concreta de tres nucleótidos se corresponde con un aminoácido (Figura 3). Por ejemplo, al triplete CAA (nucleótido de citosina, seguido por dos de adenosina) se le un ARNt específico, en cuyo extremo lleva el aminoácido glutamina. Si después de CAA se encuentra CGC, a este se unirá un ARNt que lleva en su extremo el aminoácido alanina, y que se posiciona junto a la glutamina, con la que establece enlaces, y así sucesivamente. De esta manera, una secuencia con 1000 tripletes, da lugar a la construcción de una cadena proteica de 1000 aminoácidos.
Figura 3. Esquema que muestra la fabricación de las proteínas
En definitiva, en el genoma, conjunto de moléculas de ADN de las células, se encuentran contenidas las claves de fabricación de todas las proteínas existentes en las células, codificadas mediante el código genético, conjunto de reglas que permite asignar a una secuencia de nucleóticos del ADN, una secuencia de aminoácidos de una proteína concreta. Puesto que las proteínas son fundamentales para la vida (tanto en la construcción de estructuras como en la catálisis de reacciones bioquímicas), pronto se llegó a la idea de que los genes, a través del código genético, controlaban y regulaban las funciones biológicas y el propio desarrollo del organismo.
¿Cuestión de genes o de cultura?
En 1976 Richard Dawkins publica El gen egoísta, en el que desarrolla la idea de que la evolución es totalmente ciega, y se apoya en los genes. Todas las circunstancias de la vida servirían para preservar y transmitir el genoma. Dawkins no es genetista, sino zoólogo, pero muy defensor del neo-darwinismo, y su libro no deja indiferente a nadie, alabado por quienes ven en la selección natural el único motor de la evolución y el pilar de la existencia, y criticado por aquellos que no aceptan que la genética se encuentre detrás de todas las acciones del ser humano.
A partir de la obra de Dawkins se acentúa la idea de que los genes son los causantes de todo lo que acontece en el individuo, incluyendo al ser humano. Se busca una respuesta genética para todo: rasgos del carácter, enfermedades, aspectos de la forma, comportamiento social, incluso elementos de la cultura. Ha sido (y es) muy habitual el desarrollo de programas de investigación en los que la búsqueda de la explicación genética sea lo relevante.
Sin embargo, tradicionalmente ha habido un fuerte rechazo desde las ciencias del hombre (antropología, sociología, psicología, principalmente) a considerar que los aspectos del ser humano, más genuinamente humanos, como su comportamiento, o el desarrollo de una sociedad o el de una cultura, sean fruto de la acción de los genes. Incluso, desde el ámbito de la política, los pensadores ligados a la izquierda se han mostrado muy reacios a admitir estas supuestas implicaciones de la genética en lo más sutil del ser humano.
En este ámbito, frente al determinismo genético, el pensamiento mayoritario (fuera de buena parte de la investigación biológica) en el siglo XX ha sido que el principal elemento responsable de los rasgos netamente humanos (cultura y sociedad) se encuentra en el ambiente, y no en los genes. El ser humano nacería como una página en blanco, y en el transcurso de la vida, especialmente los primeros años, iría adquiriendo la personalidad propia modulada por el propio entorno.
La idea de que hay pocos elementos innatos de la personalidad, y que esta se encuentra modelada desde el propio ambiente social y familiar, se formuló por el filósofo John Locke en el siglo XVII; posteriormente los ideales educativos de la Ilustración la acogieron e impulsaron. Más tarde, el marxismo también se apoya en esta idea de la sociedad como factor determinante del desarrollo humano. Sigmund Freud sigue aportando importantes argumentos en este sentido, cuando afirma que las experiencias infantiles condicionan al individuo el resto de su vida. En el ámbito de la
antropología, Franz Boas impulsa el culturalismo, como escuela que preconiza que las tradiciones y la cultura pueden condicionar el comportamiento humano en multitud de direcciones. Y B.F. Skinner desarrolla el conductismo, y afirma que el ser humano puede ser condicionado por cualquier estímulo externo, con el entrenamiento adecuado (a semejanza de los perros de Pavlov).
De esta manera, conforme la biología afirmaba ir reuniendo pruebas de un cierto determinismo genético, las ciencias del hombre y algunos relevantes biólogos, se van afanando, a lo largo del siglo XX en desvincular el desarrollo de la cultura y del comportamiento del ser humano, del poder de los genes. Así, por ejemplo, Leda Cosmides y John Toody dan forma a lo que se denominó como el modelo estándar de las ciencias sociales del comportamiento humano, en el que afirman que la naturaleza humana puede adoptar cualquier tipo de configuración en función de los condicionamientos culturales apropiados. Otro ejemplo en la línea de negar el determinismo genético, fue la edición del libro No está en los genes: racismo, genética e ideología en 1984, de los biólogos Lewontin, Rose y Kamin, en el que acusan a otros colegas, Wilson y Dawkins, de promover un determinismo tosco que legitima la situación social de desigualdad.
En el otro extremo, el biólogo E.O. Wilson desarrolla en la década de los setenta el concepto de sociobiología, sobre los descubrimientos en el comportamiento de muchas especies. Llega a sugerir que la naturaleza humana (entendida como comportamiento) al igual que la de otros animales, tenía un fundamento biológico que podía estudiarse. Pero mucho antes, una forma de determinismo genético, la eugenesia (“buena crianza”), comenzó a desarrollarse a finales del siglo XIX, apoyándose en el darwinismo. La idea era promover la mejora de la estirpe humana favoreciendo determinadas uniones, que supuestamente darían lugar a individuos con mejores actitudes . Pero pronto, la eugenesia derivó a programas oficiales para impedir el casamiento o reproducción de individuos “débiles mentales o lelos”, que se practicó en varios países occidentales y numerosos estados de Estados Unidos. Hubo que esperar hasta la década de los setenta para que las prácticas eugenéticas se consideraran ilegales. Hasta entonces se esterilizaron a decenas de miles de individuos, y se prohibieron un número mayor de matrimonios.
El proyecto Genoma Humano
Figura 4. Cariotipo o conjunto de cromosomas del ser humano
Con la intención de conocer “el lenguaje con el que Dios creó la vida”, como dijo el presidente Bill Clinton, en 1990 se puso en marcha el Proyecto Genoma Humano internacional, financiado por diversos gobiernos e instituciones benéficas, y dirigido por James Watson (uno de los descubridores de la estructura molecular del ADN). El objetivo era la lectura de los 3000 millones de pares de bases que encierran el código genético de la humanidad (Figura 4).
En 1998, cuando se había descifrado el 3% del código, el investigador Craig Venter inicia otro proyecto para leer el genoma, con una metodología más rápida y la financiación de la compañía Celera Genomics. Se inició una carrera cuyas consecuencias podrían ser muy diferentes en función de qué proyecto alcanzara el objetivo, pues si bien el equipo de Watson pretendía que el conocimiento de la lectura del genoma estuviera al alcance de todos, Celera Genomics buscaba el negocio y la patente. Casualmente, ambos equipos terminaron casi al mismo tiempo en 2000, por lo que se consideró un empate, y el presidente Bill Clinton promovió un acuerdo entre ambas partes, hasta que finalmente, en 2004 todos los resultados, el genoma descifrado al completo, se depositaron en una base de datos de acceso público, denominada GenBank, y se consideró que esta información era patrimonio de la humanidad. Pero después de todo, el genoma desveló no pocas sorpresas, que obligaron a corregir algunos fundamentos de la genética.
Figura 5. El gusano Caenorhabditis elegans tiene un número de genes ligeramente inferior al ser humano. El número de genes no se corresponde con el grado de complejidad de la especie
En primer lugar el número de genes. Dado que se reconocen en el ser humano más de 100.000 proteínas diferentes, y según el axioma hasta ese momento “un gen, una proteína”, se esperaba encontrar al menos 150.000 genes. Algunos hablaban de hasta 300.000 genes. Sin embargo, al final solo se descubrieron 21.500, una cifra inferior a los genes de un ratón y sólo ligeramente superior a los de un pequeño gusano microscópico (Figura 5) cuyo cuerpo no llega al millar de células, por lo que la complejidad del organismo no se corresponde con el número de genes. Si cada gen contiene la posibilidad de cientos o miles de proteínas diferentes, quiere decir que los factores que regulan la decodificación son más complejos de lo que se sospechaba.
Otra sorpresa fue que el “ADN basura”, aquel que no tiene capacidad para codificar proteínas, llega a suponer el 97-98 por ciento del genoma. Recientemente se ha descubierto que esta importante cantidad de material genético, lejos de ser inútil, cumple una importante función en la decodificación de los genes. Además, tenemos el 99 % de genoma en común con el chimpancé y el 97.5% con el ratón, que indica que las grandes diferencias entre especies se sustentan sobre muy pocas diferencias en el genoma, lo que hace que el otro pilar de la diferenciación, el desarrollo ontogenético (el proceso de formación desde la fecundación del óvulo hasta el individuo que nace) y los factores que lo regulan, adquieran una gran relevancia en la evolución.
¿Puede hablarse con rigor de determinismo genético? Según va avanzando la investigación genética, no, no debería admitirse que todas las posibilidades de desarrollo del ser humano están condicionadas o previstas en el genoma. En la actualidad se está empezando a considerar que el ADN es como el almacén donde se guardan los planos de construcción de todas las proteínas de la célula. Los genes no se leen, no se expresan, no se decodifican automáticamente, sino que hay factores internos
y externos a la célula que determinan esa decodificación. Puede ocurrir que un individuo porte un gen cuya expresión daría lugar a una patología, pero que necesite determinadas condiciones ambientales para su expresión, o bien, que determinadas u expresión. Esta circunstancia desmantela por completo el inexorable determinismo genético, porque la expresión de un gen no
depende únicamente de que ese gen exista, sino que además tiene que ponerse en marcha su decodificación en función de otros factores independientes de él mismo.
La cohorte de Dunedin
El discurso basado en “naturaleza o cultura”, en relación a que la causa de las características humanas (especialmente las relativas a la psiquis) sean de índole genética o de índole socio-cultural, que ha dominado en el siglo XX, se vio superado por la investigación que realizaron Avshalom Caspi y Terrie Moffitt con un grupo muy numeroso de personas nacidas en 1972 y 1973 en la población neozelandesa de Dunedin. En 2002 estos investigadores registraron los detalles de las experiencias vitales de la población seleccionada, así como una evaluación de su ADN. Los
resultados fueron sorprendentes.
En su investigación, Caspi y Moffitt estudiaron un gen denominado MAOA, que posee dos variantes. Los niños con una de estas variantes tienen mayor probabilidad de tener un comportamiento antisocial y violento, pero solo si además eran maltratados en su infancia. Es decir, para que hubiese la mayor probabilidad de desarrollar un modelo de comportamiento antisocial debían darse estas dos circunstancias: tener una determinada variante del gen MAOA y sufrir maltrato infantil. La variante genética por sí sola no determinaba nada, sino que necesitaba ser activada por unas circunstancias ambientales concretas.
Encontraron otro ejemplo de esta necesaria confluencia de ambiente y genética, en el gen 5HTT, que produce la molécula transportadora de la serotonina (neurotransmisor del cerebro relacionado con la depresión, entre otras funciones). Este gen tiene dos variantes, y Moffitt y Caspi comprobaron que las personas con una de las variantes, tenían una probabilidad 2.5 veces mayor de sufrir depresión clínica que las personas con la otra variante, pero sólo si además concurren circunstancias concretas (como pérdida de empleo, divorcio, separación de un ser querido). Cuando los entornos son felices, estas personas no muestran ninguna predisposición a padecer depresión clínica.
Moffitt y Caspi observaron también que una variante de un gen llamado COMT puede incrementar el riesgo de la esquizofrenia si los portadores además fuman marihuana en la adolescencia (Figura 6), y que individuos con un perfil genético determinado presentan un promedio de Cociente Intelectual superior a la media si además son alimentados con leche materna durante la lactancia. Sin embargo, las personas que carecen de dicho perfil genético no tienen una repercusión negativa sobre su inteligencia.
Esta exhaustiva investigación en Dunedin llevó a la consideración de que los genes y el ambiente, naturaleza y cultura, trabajan juntos en el desarrollo de la personalidad. La naturaleza actúa a través de la cultura y viceversa.
Figura 6. El consumo de marihuana en la adolescencia (estímulo externo) influye en la activación de una variante del gen COMT, que incrementa el riesgo de padecer esquizofrenia, según el estudio en la población de Dunedin
El entorno es decisivo. Epigenética
La decisiva influencia del entorno en la activación o no de los genes ha dado lugar a la descripción de un fenómeno denominado epigenética, que consiste en que el genoma es capaz de “recordar” influencias ambientales a las que ha estado expuesto. Generalmente, estos efectos epigenéticos actúan sobre las células somáticas del cuerpo adulto (estas células son todas las del organismo salvo aquellas que dan lugar a las células reproductoras, óvulos o espermatozoides), desactivando o activando genes. Sin embargo, a veces, estos efectos del entorno también tienen lugar en los óvulos y espermatozoides, de manera que esta modulación de los genes por el entorno es transmitida a la siguiente generación. Las características adquiridas pueden heredarse (lo cual es totalmente contrario a los axiomas de la teoría sintética de la evolución o neodarwinismo).
Los fenómenos epigenéticos son diferentes a las mutaciones. En estas hay un cambio en la secuencia real del ADN, pero en la epigenética lo que se producen es alteraciones en el proceso de decodificación de los genes, de tal manera que se activa o no su expresión.
Un ejemplo clásico de epigenética fue el estudio que hizo Marcus Pembrey en 2002 sobre la disponibilidad de alimentos y la esperanza de vida, utilizando los registros históricos meticulosos de cosechas, nacimientos y muertes de la ciudad sueca de Överkalix. Pembrey observó que cuando los niños se criaban en períodos de abundancia, sus nietos tenían más probabilidad de fallecer en edades tempranas. Este hecho recogía la predisposición a la diabetes y cardiopatías que se producía en épocas de abundancia, y que se transmitía por línea paterna.
Algo parecido ocurrió con la población holandesa que se vio castigada a hambrunas tremendas durante la ocupación nazi. Las mujeres embarazadas durante la hambruna dieron a luz a hijos con un elevado riesgo de sufrir problemas de salud derivados de estas precarias condiciones ambientales. Pero esta predisposición a sufrir estos mismos problemas se ha mantenido incluso entre los nietos de estas mujeres, que no sufrieron ningún problema de carencia alimenticia. En 2008 Moshe Szyf estudió el ADN del cerebro de 13 suicidas de sexo masculino, y observó que las secuencias genéticas no habían variado, pero la programación epigenética (cómo se había activado y desactivado los genes) era distinta de la hallada en el cerebro de hombres que habían fallecido por otras causas. En otras palabras, efectos del entorno habían condicionado su comportamiento. En el caso concreto de los suicidas estudiados, todos habían sufrido abusos en su niñez, lo que desencadenó este cambio epigenético.
Los procesos epigenéticos son claves para el crecimiento y desarrollo normales. A lo largo de la vida del organismo es necesario silenciar unos genes y activar otros. Por ejemplo, los genes que están detrás de las rápidas divisiones celulares del embrión, deben ser silenciados, por procesos epigenéticos, en el organismo adulto. Cuando dejan de estar silenciados, pueden dar lugar a manifestaciones de cáncer. Estos procesos epigenéticos son los que modulan la expresión genética de una célula que se encuentre en el corazón o en el hígado. Y todo esto es la influencia del entorno.
Según este fenómeno, la cultura puede guiar a la naturaleza en la expresión de los genes, en respuesta a los factores ambientales. Se han realizado numerosos experimentos con ratones y otros animales clonados (o sea, con idéntico genoma), en los que se introducen modificaciones en la dieta, con efectos epigenéticos. Otros experimentos han consistido en lograr en ratones que no se expresen genes causantes de tumores, mediante algunos aditivos dietéticos.
Epigenética y determinismo genético
Pero los efectos culturales sobre la expresión génica a través de los fenómenos epigenéticos no solo se han constatado con experimentos animales. En el ser humano hay muchas evidencias que apuntan en este sentido. Por ejemplo, como en el resto de seres vivos, tenemos dos programas fundamentales para la supervivencia: el de protección y el de crecimiento. Estos diferentes tipos de respuesta están adaptados para situaciones diferenciadas de agresión o de estímulo, y engloban multitud de posibilidades y combinaciones diferentes.
En el ser humano, hay dos sistemas de protección: uno es el eje HPA (hipotálamo-glándula pituitaria-adrenal) y el sistema inmunológico. Cuando una señal activa estos sistemas, se moviliza un sistema muy complejo que pone a todo el organismo en situación de protección, con un consumo elevado de recursos y una paralización del crecimiento. En todos los seres vivos, ambas respuestas son antagónicas.
La capacidad de poner en marcha la respuesta de protección no sólo depende de estímulos externos que denoten peligro, sino también el sentimiento del miedo, la ansiedad o el estrés, y en estos casos con unas consecuencias nefastas, porque una situación real de peligro que desencadena la respuesta de protección suele ser puntual. Pero una situación de miedo o estrés puede ser mantenida en el tiempo, con lo que la respuesta de protección se mantiene activada de manera indefinida, ocasionando un gran gasto de recursos, deterioro, falta de crecimiento y una influencia en todas las célulasdel organismo a través del entorno celular. A través de los fenómenos epigenéticos tanto el programa de protección o el de crecimiento, permanentemente activados, influyen directamente en la decodificación de los genes. Y tal y como se ha comprobado, en determinadas circunstancias esta incidencia sobre la expresión génica puede pasar a la siguiente generación.
Figura 7. Hay estudios que han podido rastrear los efectos de determinadas sustancias tóxicas, no sólo de madre a hijo, sino incluso hasta la siguiente generación de nietos, debido a fenómenos epigenéticos.
Hay numerosos ejemplos sobre cómo la salud del organismo se ve directamente afectada por fenómenos epigenéticos puestos en marcha por una situación continuada de stress, la ansiedad, o miedo. Quizás los más llamativos, son los relacionados con el desarrollo de diversos cánceres, dado que vuelven a activarse genes relacionados con la multiplicación celular, necesarios en la etapa fetal o infantil, pero necesariamente “apagados” en el adulto. Decir que el miedo mata ha dejado de ser una expresión figurada para convertirse en una afirmación muy real. Pero igualmente podríamos decir, en un sentido contrario, que la confianza da salud.
También se ha descrito la importancia que tiene la epigenética, el entorno, en el desarrollo prenatal (Figura 9). Y en este entorno no sólo incide la alimentación de la madre, sino fundamentalmente las mismas situaciones que producen respuestas de protección o de crecimiento. Se ha estudiado cómo en madres y en padres con niveles de miedo, estrés o ansiedad suficientemente elevados como para provocar la respuesta de protección, esta misma respuesta tiene lugar en el feto, con lo cual se frena el crecimiento y desarrollo en una fase tan crucial. Se ha comprobado cómo muchas propensiones a enfermedades en edad adulta tienen su origen en estas situaciones.
Se ha descubierto cómo hay una auténtica adaptación a transmitir las características adquiridas por la madre al bebé por vía no genética, como un mecanismo para que este optimice su desarrollo adaptándolo al ambiente previsto.
Se ha investigado la importancia de la aptitud de los futuros padres en la formación del feto, incluso en los meses previos a la concepción. Hay muchos estudios que encuentran relaciones entre el grado de desarrollo de un niño y el hecho de ser o no deseado. Los acontecimientos de la vida de los padres influyen en la mente y el cuerpo del niño, ya que en las etapas finales de maduración del óvulo y del espermatozoide, se ajusta la actividad de grupos de genes específicos que darán forma al niño. Influye también la afectividad, el contacto, etc. Gran parte del acabado final depende de
factores epigenéticos, y no de la tiranía de los genes.
Dado el nivel de conocimientos actuales sobre genética (que continuamente están ampliándose con nuevos descubrimientos) no es descabellado realizar la siguiente
relación:
• A través de la epigenética, el entorno celular (que es reflejo del entorno ambiental) puede modificar la expresión de los genes, no solamente en las células somáticas (afectando al desarrollo del individuo) sino incluso en las células reproductoras (transmitiendo esta modificación en la expresión genética a la siguiente generación).
• Uno de los aspectos del entorno celular que puede generar estos fenómenos epigenéticos es el estado de ánimo general del individuo.
• El estado de ánimo puede ser manejado a través de la mente mediante numerosas herramientas (técnicas de concentración y meditación, imaginación, etc).
• Entonces, a través de los procesos mentales puede llegar a incidirse en la decodificación genética, e incluso que esta determinación de la expresión génica pudiera transmitirse a la siguiente generación.
Llegados a este punto, hablar de determinismo genético, es decir, que el desarrollo del ser humano está determinado por el genoma, es ir en contra de la evidencia científica. Distinto es que quiera reconocerse.
