EDICIÓN DEL GENOMA

 

La edición del genoma o edición genómica, también conocida como edición genética es un tipo de ingeniería genética en la que se realiza la manipulación, modificación o alteración directa de una secuencia de ADN en el genoma de una célula u organismo ya sea eliminando, insertando o reemplazando alguna secuencia de interés en su genotipo.

La edición del genoma también se refiere a un tipo de ingeniería genética por la cual secuencias del genoma pueden ser directamente manipuladas para crear un organismo genéticamente modificado.

Durante los últimos años se han desarrollado métodos para la edición del genoma de una manera precisa y ágil, actualmente se conocen tres métodos para realizar la edición de un genoma: ZNF, TALEN y CRISPR.

Los tres métodos aprovechan una cualidad que tienen todas sus células, consistente en reparar el ADN cuando se rompen las dos cadenas que lo conforman.

Las metodologías de edición genómica desarrolladas hasta el momento se basan en la generación de un corte en las dos hebras de la doble hélice del ADN (llamado corte doble cadena, o “double strand break”, DSB) realizado en forma precisa y dirigida en la región a editar. Este corte es luego reparado por la célula que dispone, para esto, de dos mecanismos alternativos:

Unión de extremos no homólogos

Es la vía de reparación preferencial, consiste en la recombinación no homóloga o unión de extremos no homólogos (cuya sigla en inglés es NHEJ por “Non-homologous end-joining”). Este mecanismo consiste en la simple unión de los extremos generados y típicamente introduce mutaciones adicionales al generar inserciones o selecciones en la zona de la unión. Lo que hace la célula es pegar a los extremos rotos del ADN unas proteínas específicas, las cuales se unen entre sí para acercar los extremos fracturados y pegarlos nuevamente; en caso de que sea necesario, incluso puede añadir unos cuantos nucleótidos —moléculas que son las unidades básicas de la estructura del ADN y el ARN— para resanar la fractura, acción que suele dejar una “cicatriz” (mutación) en el lugar de la unión.

Reparación asistida por plantilla

La segunda opción se utiliza cuando el cromosoma se rompe pero existe un segmento adicional de ADN que es idéntico en secuencia a uno y otro lado de la fractura; la célula utiliza este segmento como guía fiel para reparar el ADN. ​Esta vía también es llamada recombinación homóloga (cuya sigla en inglés es HR o HDR por “Homologous recombination” o “Homology-directed repair”) que puede utilizar como molde la región correspondiente del cromosoma homólogo o una molécula exógena de ADN provista para llevar a cabo la correcta unión de los extremos.​ El cromosoma así editado es luego heredado por las células hijas.

TIJERAS MOLECULARES

El diseño de las tijeras moleculares programables fue un triunfo de la ingeniería genética.

Cada sistema de edición tiene su propio mecanismo de programación: en los sistemas ZFN y TALEN la misma proteína que actúa como tijera es la que se programa para que corte en un sitio predefinido.

En contraste, el sistema CRISPR/Cas9 tiene dos componentes independientes: La proteína Cas9 que actúa como tijera y un pequeño ARN guía que le dice a Cas9 dónde ejercer su acción. La gran belleza de este último sistema radica en que programar un ARN es muchísimo más fácil que programar una proteína, razón por la cual en la actualidad es el método que goza de mayor prestigio.

MÉTODO ZNF

Las nucleasas con dedos de zinc (ZFN, del inglés “zinc-finger nucleases”) son enzimas de restricción artificiales creadas a partir de la fusión del dominio dedo de zinc de unión al ADN con un dominio de ruptura de ADN.

Los dedos de zinc pueden ser modificados para reconocer secuencias de ADN específicas que permitan a las nucleasas con dedos de zinc procesar secuencias únicas en un genoma completo.

Aprovechándose de la maquinaria de reparación de ADN endógena, se pueden usar estos reactivos para modificar el genoma de organismos superiores. Esta característica las convierte en una valiosa herramienta para la biología molecular, que consiste en revertir mutaciones que causan enfermedades. Se pueden modificar los dedos de zinc de forma que reconozcan una secuencia específica cercana a la mutación causante de la enfermedad e introducir una secuencia silvestre sin la mutación en la célula.

La nucleasa corta en las dos cadenas de ADN y usa la secuencia silvestre como molde para la reparación celular mediante recombinación homóloga. Las ventajas de utilizar las nucleasas con dedos de zinc para esta finalidad son que reparan la secuencia del gen sin integrar ninguna secuencia en el genoma, la eficiencia es muy alta y no es necesario mantener la expresión de un gen a lo largo del tiempo. Sin embargo, también presentan inconvenientes, puesto que probablemente sólo puedan aplicarse a terapias ex vivo, tengan alto poder inmunogénico y produzcan efectos secundarios, ya que aún queda por demostrar su inocuidad.

MÉTODO TALEN

TALEN, siglas en inglés de “Transcription activator-like effector nuclease”, traducible al español como «nucleasa de actividad similar a activador de transcripción», es el nombre de una clase de enzimas de restricción que pueden diseñarse artificialmente para cortar una secuencia específica de ADN.

​ Se construyen mediante la fusión de un efector tipo TAL y un dominio cortador del ADN (una nucleasa que corta hebras de ADN). Los efectores TAL —TALEs— pueden diseñarse para ser capaces de unirse a prácticamente cualquier secuencia de ADN, por lo que al unirse a una nuclaeasa, el ADN se puede cortar en lugares específicos.

Las enzimas de restricción pueden introducirse en células, para su uso en edición génica o para la edición de genoma in situ, técnica conocida como edición genómica mediada por nucleasas.

 

MÉTODO CRISPR

Los CRISPR (en inglés “clustered regularly interspaced short palindromic repeats”, en español repeticiones palindrómicas cortas agrupadas y regularmente interespaciadas​) son familias de secuencias de ADN en bacterias.

Las secuencias contienen fragmentos de ADN de virus que han atacado a las bacterias. Estos fragmentos son utilizados por la bacteria para detectar y destruir el ADN de nuevos ataques de virus similares, y así poder defenderse eficazmente de ellos.

En términos más técnicos son “loci” de ADN que contienen repeticiones cortas de secuencias de bases. Tras cada repetición siguen segmentos cortos de "ADN espaciador" proveniente de exposiciones previas a un virus. ​ Se encuentran en aproximadamente el 40% de los genomas bacterianos y en el 90% de los genomas secuenciados de las arqueas.​ Con frecuencia se hallan asociados con los genes Cas, que codifican para proteínas nucleasas relacionadas con los CRISPR. El sistema CRISPR/Cas es un sistema inmunitario procariótico que confiere resistencia a agentes externos como plásmidos y fagos​ y provee una forma de inmunidad adquirida. Los espaciadores de los CRISPR reconocen secuencias específicas y guían a las nucleasas Cas para cortar y degradar esos elementos génicos exógenos de una manera análoga al ARNi en sistemas eucarióticos. ​

Con mucho es la técnica más usual en la edición genética.

CRISP/Cas9

Desde 2013 el sistema CRISPR/Cas se ha utilizado para la edición de genes (agregando, interrumpiendo o cambiando las secuencias de genes específicos) y para la regulación génica en varias especies.

​ Cas9 es una nucleasa, una enzima especializada en cortar ADN, con dos sitios de corte activos (HNH y RuvC), uno para cada hebra de la doble hélice.

Al administrar la proteína Cas9 y los ARN guías apropiados a una célula, el genoma de esta puede cortarse en los lugares deseados, cuyas secuencias serán complementarias a las de los ARN guías utilizados. Esto permite la eliminación funcional de genes o la introducción de mutaciones (tras la reparación del corte realizado por la maquinaria celular de reparación del ADN) para estudiar sus efectos. Modificaciones recientes del sistema CRISPR/Cas9 permiten también actuar sobre la transcripción de los genes, modificando así solo su nivel de funcionamiento, pero no la información genética.

Adicionalmente, CRISPR ha sido modificada para hacer factores de transcripción programables que permiten a los científicos silenciar o activar ciertos genes. Existe ahora librerías con decenas de miles de ARN guía. Quizá puedan usarse los CRISPRs para construir sistemas de entrega de genes guiados por ARN que lleguen a alterar los genomas de poblaciones enteras.

Actualmente se utilizan gran cantidad de nucleasas diferentes a Cas9.

Así Cas12a (anteriormente Cpf1) descrita en 2015 que mostró varias diferencias claves de Cas9 incluyendo: causando un corte 'escalonado' en el ADN de doble hebra, en oposición al corte 'brusco' producido por Cas9

CasΦ Se trata de una nucleasa hipercompacta descrita en 2020 que representa la mitad del peso molecular de Cas9/Cas12 y con características similares en su utilización como herramienta para la edición génica.

MECANISMO DE EDICIÓN

      •       Comienza con el diseño de una molécula de ARN (CRISPR o ARN guía).

•       Es insertada en una célula.

•       Una vez dentro reconoce el sitio exacto del genoma donde la enzima Cas9 deberá cortar.

•       Incluye dos etapas.

•       En la primer atapa el ARN guía se asocia con la enzima Cas9. Este ARN guía es específico por  complementariedad y se hibridará en esa secuencia (la que nos interesa editar o corregir). Entonces actúa Cas9, que es una enzima endonucleasa cortando el ADN. Básicamente podemos decir que el ARN guía actúa de perro lazarillo llevando a Cas9, el ejecutor, al sitio donde ha de realizar su función.

•       En la segunda etapa se activan al menos dos mecanismos naturales de reparación del ADN cortado. El primero llamado indel (inserción-deleción) hace que, después del sitio de corte aparezca un hueco en la cadena o se inserte un trocito más de cadena. Esto conlleva a la perdida de la función original del segmento de ADN cortado. Un segundo mecanismo permite la incorporación de una secuencia concreta exactamente en el sitio original de corte.  Para esto, lógicamente, hemos de darle a la célula la secuencia que queremos que se integre en el ADN.

CRISP/Cas13

Supone una edición de bases del ARN. Interviene Cas13, una enzima que actúa sobre el ARN, en lugar de la habitual Cas9, que actúa en el ADN.

Los avances recientes han llevado al revelado del sistema CRISPR-Cas13, que actúa sobre el ARN mensajero. Puesto que las claves del ARN para la serie de los ácidos nucleicos producidos, corrigiendo la serie del ARN pueden por lo tanto corregir temporalmente la expresión génica sin los riesgos serios asociados a los cambios permanentes al genoma.

Esto se podía utilizar en el tratamiento de enfermedades agudas y la reducción temporal en la inflamación durante el trasplante del órgano. Además de los papeles terapéuticos posibles, el sistema CRISPR-Cas13 puede también ofrecer discernimientos en el ARN que tramita en enfermedad, por ejemplo ARN que corrige y que empalma alternativo.

Puesto que los cambios a los niveles del gen son solamente transitorios, éste permite que los científicos investiguen el gen posible golpea las salidas que podrían curar enfermedad. Los niveles del ARN se pueden volver a normal una vez que el sistema CRISPR-Cas13 se quita de la célula. Debido a esto los cambios no serían pasados sobre los descendientes.

El modo de actuación es:

•       Convierte una adenina (A) en inosina (I), la cual es interpretada como guanina (G) por la maquinaria celular de síntesis de proteínas.

•       Ello permite reparar temporalmente una mutación causante de una enfermedad sin alterar de forma permanente el genoma.

•       Opción que puede resultar más segura, cuando se trata de terapias correctoras de genes.

•       Aunque, implicaría administrar el tratamiento de modo repetido.

MUTACIONES

Mutaciones genéticas.

        Las aberraciones cromosómicas, la mutación puntual, la eliminación y la adición de nucleótidos, la pérdida y la ganancia de función, son algunos de los ejemplos de diferentes tipos de mutaciones genéticas. El término mutación fue acuñado por Hugo De Vriesin 1890.

        La mutación es un fenómeno importante en la naturaleza para la creación de variación.

"Bajo la influencia del medio ambiente y otras condiciones adversas, cualquier alteración en las secuencias de nucleótidos del ADN se denomina mutaciones".

       Se han producido diferentes tipos de mutaciones genéticas debido a nuestro estilo de vida adverso.      En la vida cotidiana, nos enfrentamos a muchas condiciones desfavorables, como medicamentos adversos, alimentos de contraste, radiaciones de luz UV y otras condiciones ambientales adversas.

       Muchos nucleótidos diferentes se eliminan o se insertan durante condiciones adversas, pero estos no son en general perjudiciales. Sin embargo, si las condiciones son extremas, y ocurre en el gen SRY (sex-determining region Y), y se eliminan algunas secuencias o el gen completo, el individuo permanece infértil durante toda la vida.

Diferentes tipos de mutaciones genéticas.

• Mutación espontánea e inducida

• Mutación cromosómica y mutación mitocondrial

• Mutación somática y mutación de la línea germinal

• Mutación morfológica

• Mutación letal

• Mutación condicional

• Mutación bioquímica

• Mutación  por pérdida de la función

• Mutación de ganancia de la función

• Mutación sensible a la temperatura

• Mutaciones genéticas

Actualmente se suelen dividir según el mecanismo causal que provoca el cambio en:

• Mutación cariotípica o genómica. Afectan al número de cromosomas o a todo el genoma. Como son las Poliploidías y Haploidías.

• Mutación cromosómica. Afecta a la secuencia de los hipotéticos fragmentos transversales en que se puede dividir un cromosoma, por inversión, deleción, duplicación o translocación.

• Mutaciones génica o moleculares. Son las que suceden por cambios de bases, por sustitución, deleción, adición, corrimiento estructural o "splicing".

Existe una tendencia a considerar a esta última como verdadera mutación, considerando al resto de los casos como aberraciones.

Causas de las mutaciones

Respecto a las causas de las mutaciones podemos distinguir dos grandes causas:

• Causas naturales: Se producen en condiciones normales de crecimiento y medio ambiente. Representan además el primer estadio en la evolución. Normalmente son consecuencia de los errores de replicación del ADN, que aunque muy poco probables, existen y evitan los sistemas de corrección.

• Causas inducidas: Por la acción de un agente artificial exógeno llamado agente mutágeno, que pueden ser agentes físicos, como las radiaciones ionizantes, agentes químicos como las sustancias "intercalantes" del ADN o incluso biológicos como ciertos virus.

No confundir con polimorfismos

Son variaciones normales dentro de la secuencia del ADN de unos individuos a otros y que superan al 1% de la población. No se consideran patológicos y en general proceden de mutaciones silentes. No suelen dar características fenotípicas puesto que suelen caer fuera de las regiones codificantes, aunque algunas si, como es el color del cabello y de los ojos o incluso la altura y muy pocas son responsables de problemas médicos o de evitar problemas médicos.

Nuevos avances en biotecnología

La ingeniería genética, un proceso que altera la estructura genética de un organismo modificando, eliminando o introduciendo ADN, es un campo científico en rápido desarrollo.

Por ejemplo, las nuevas técnicas de edición del genoma pueden permitir resultados mucho más rápidos y precisos que las técnicas de reproducción convencionales. Y los avances en biología molecular han proporcionado herramientas moleculares y informáticas que permiten a los científicos diseñar rasgos de interés, un enfoque denominado biología sintética. Un resultado de la biología sintética es la ingeniería de la llamada genética dirigida, que extiende los genes de interés a una frecuencia mayor de la que se lograría por la herencia natural.

Antes de lanzar al mercado organismos modificados genéticamente con esta ingeniería, deben evaluarse sus riesgos. Organismos científicos como la EFSA evalúan sus posibles efectos adversos en los seres humanos, los animales y el medio ambiente.

La EFSA está trabajando en una opinión científica sobre biología sintética que se puso a disposición para consulta pública antes de ser finalizada. La biología sintética es un campo que involucra la aplicación de la ciencia, la tecnología y la ingeniería para facilitar y acelerar el diseño, fabricación y / o modificación de material genético en organismos vivos.

La Comisión Europea ha solicitado a la EFSA un dictamen científico sobre la idoneidad de los actuales documentos de orientación para la evaluación de riesgos habida cuenta de los avances de la biología sintética.

HITOS

Abril de 2021 La EFSA ofrece una visión general sobre la evaluación del riesgo de las plantas desarrolladas mediante nuevas técnicas genómicas (NGT). Las NGT son técnicas capaces de alterar el material genético de un organismo que han surgido o se han desarrollado en las últimas dos décadas. El informe forma parte de un estudio que el Consejo de la Unión Europea solicitó a la Comisión Europea. Para elaborar el informe, la EFSA tuvo en cuenta sus dictámenes científicos anteriores sobre el tema, así como los dictámenes publicados por las autoridades competentes y las instituciones nacionales desde 2012.

Febrero de 2021 La EFSA evalúa si las directrices existentes para la caracterización molecular y la evaluación del riesgo medioambiental de las plantas modificadas genéticamente son adecuadas y suficientes para evaluar el riesgo de las plantas obtenidas mediante biología sintética (SynBio) que están destinadas a ser cultivadas o utilizadas para fines alimentarios y de piensos.

El grupo de expertos GMO concluyó que las directrices de la EFSA son adecuadas y suficientes para evaluar el riesgo de los productos de SynBio que se desarrollarán en los próximos diez años, aunque los requisitos específicos pueden no aplicarse a todos los productos. Los expertos reconocieron que, a medida que evolucionen los desarrollos de SynBio, podría ser necesario actualizar las directrices para garantizar que sean adecuadas y suficientes para la evaluación del riesgo de las plantas manipuladas con SynBio.

Noviembre de 2020 Los expertos evalúan si las conclusiones del dictamen científico de 2012 sobre la evaluación de la seguridad de las plantas desarrolladas con dedo de zinc 3 y otras nucleasas específicas (SDN) con una función similar pueden ser aplicables a plantas desarrolladas con nucleasas dirigidas al sitio de tipo 1 y tipo 2 y con mutagénesis dirigida por oligonucleótidos(técnicas de edición del genoma que modifican una región específica del genoma sin introducir ADN nuevo).

Los expertos concluyen que la orientación existente es aplicable para la evaluación de las tres nuevas técnicas. Sin embargo, es posible que se necesiten menos datos para la evaluación de riesgos debido a la ausencia de ADN nuevo.

La edición del genoma permite insertar, modificar o eliminar ADN en el genoma de un organismo vivo con una precisión muy alta en comparación con las técnicas de reproducción convencionales o las técnicas clásicas de modificación genética.

Noviembre de 2020 La EFSA evalúa si las directrices existentes para la evaluación del riesgo de animales modificados genéticamente son adecuadas para la caracterización molecular y la evaluación del riesgo ambiental de los insectos modificados por genética dirigida. Los expertos de la EFSA concluyen que las directrices son adecuadas. Sin embargo, se necesitan más orientaciones para algunas áreas, como la caracterización molecular, la evaluación de riesgos ambientales y el seguimiento ambiental posterior a la comercialización.

La genética dirigida se refiere a una tecnología utilizada en ingeniería genética que está diseñada para sesgar y, por lo tanto, acelerar la transmisión de ciertos elementos genéticos en una población objetivo.

Octubre de 2020 LA EFSA publica un dictamen científico sobre la idoneidad de las directrices vigentes para la evaluación del riesgo a la luz de la evolución de la biología sintética (SynBio) para microorganismos.. Los expertos concluyeron que las directrices existentes —para la caracterización microbiana y la evaluación del riesgo ambiental de los microorganismos modificados genéticamente (MG)— son útiles como base para partes importantes de la evaluación del riesgo. No obstante, recomendaron elaborar más orientaciones en áreas específicas, p. ej., metodologías para aspectos de la caracterización molecular de microalgas y hongos, y enfoques para abordar todas las «áreas de riesgo específicas» con arreglo a la directiva 2001/18/CE sobre la liberación intencional al medio ambiente de OMG.

La biología sintética es un campo en el que se aplican la ciencia, la tecnología y la ingeniería para facilitar y acelerar el diseño, la fabricación o la modificación del material genético en organismos vivos.

2012 EFSA emite dos dictámenes sobre cisgénesis / intragénesis y nucleasa de dedo de zinc 3 y otras nucleasas dirigidas al sitio, evaluando los posibles riesgos de estas técnicas y la aplicabilidad de los actuales documentos de orientación de la EFSA sobre las plantas modificadas genéticamente para la evaluación de su riesgo. Los expertos llegan a la conclusión de que los actuales documentos de orientación se pueden aplicar a la evaluación de los alimentos y los piensos derivados de plantas modificadas con estas técnicas y para realizar una evaluación del riesgo para el medio ambiente, y de que no es necesario desarrollarlos más.

La EFSA evalúa el posible riesgo de los OMG para la salud humana y animal, y para el medio ambiente en Europa. Los gestores de riesgos, como la Comisión Europea y los Estados miembros de la UE, solicitan su asesoramiento científico para decidir sobre una posible autorización.

Los responsables de la formulación de políticas y los gestores de riesgos de la UE quieren estar preparados para la posible comercialización de productos que podrían entrar en el mercado debido a los nuevos avances en biotecnología. A fin de estar mejor preparados para el futuro y los posibles riesgos emergentes, la EFSA está evaluando si sus directrices son adecuadas para evaluar la seguridad de dichos productos.

La Unión Europea ha establecido una marco jurídico para garantizar que el desarrollo de la biotecnología moderna, y más específicamente de los OMG, se produzca en condiciones seguras. El marco se aplica a nuevos organismos desarrollados mediante biología sintética.

En julio de 2018, el Tribunal de Justicia de la Unión Europea (TJUE) aclaró que los organismos de las nuevas técnicas de mutagénesis están dentro del ámbito de aplicación de la legislación de la UE en materia de OMG.

Fuente: EFSA

BIODEGRADACIÓN DE PLÁSTICOS

En un artículo reciente publicado por PLOS ONE, los investigadores de Kenia han aislado e identificado especies de hongos y bacterias capaces de degradar los plásticos. 

Los microorganismos se aislaron del vertedero de Dandora en Nairobi, la capital de Kenia.

Toneladas de plásticos se producen y usan en todo el mundo. Se utilizan como materiales de embalaje para productos químicos, alimentos y alimentos para llevar casi en todos los países. Los plásticos también se usan para cubrir y aislar aparatos eléctricos y electrónicos. El uso de plásticos en las industrias de la construcción no es despreciable, ya que el plástico se usa para sellos, cables para revestir pisos y tuberías. La extensa aplicación de plásticos se debe a que los plásticos son rentables, resistentes al agua y a los microorganismos, duraderos y resistentes a la corrosión.

Los plásticos comúnmente utilizados incluyen polietileno, poliestireno y polipropileno. Estos plásticos no son biodegradables, por lo tanto causan contaminación ambiental con gran interferencia en el ecosistema.

La contaminación plástica es una preocupación mundial para muchas naciones y agencias medioambientales que piden la búsqueda de mejores medidas para frenar la amenaza del plástico. Una solución prometedora es el uso de ciertos microorganismos con la capacidad de degradar tales plásticos. En este estudio, investigadores como Christabel  Ndahebwa  Muhonja del Instituto de Ciencia, Tecnología e Innovación de la Universidad Panafricana de Nairobi (Kenia) aislaron e identificaron bacterias y hongos con la capacidad de degradar el tipo de plástico llamado polietileno de baja densidad (LDPE) que es conocido por su no biodegradabilidad.

De acuerdo con el documento, los investigadores incubaron láminas de LDPE con inóculos fúngicos y bacterianos aislados del vertedero de Dandora. Las incubaciones se realizaron a dos temperaturas diferentes (28 y 37° C) durante dieciséis semanas, después de lo cual se evaluó el grado de degradación en función de la pérdida de peso, espectroscopia y técnicas cromatográficas. Los aislados también se identificaron mediante el uso de ADN ribosómico 16S y 18S para bacterias y hongos, respectivamente.

Los hallazgos del estudio muestran que después de dieciséis semanas de incubación, se registró la pérdida de peso de las muestras y se identificaron nuevos grupos funcionales que se han atribuido previamente a la degradación de hidrocarburos, lo que implica que el LDPE se degradó. Las bacterias se identificaron como de los géneros Pseudomonas, Bacillus, Brevibacillus, Cellulosimicrobium, Lysinibacillus, mientras que los hongos fueron del género Aspergillus. El estudio también descubrió que los aislados de los géneros Bacillus y Aspergillus mostraron una mejor capacidad de degradación en el LDPE.

Si bien el uso de microorganismos para degradar los plásticos parece prometedor, existe la necesidad de más investigación para identificar mejores degradadores y / o encontrar formas de mejorarlos para degradar los plásticos de una manera efectiva y eficiente.

Lea el documento completo aquí: https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0198446

Artículo de revista Referencia: Muhonja CN, Makonde H, Magoma G, ImbugaM (2018) Biodegradabilidad de polietileno por bacterias y hongos de Dandora Dumpsite Nairobi-Kenya. PLoS ONE 13 (7): e0198446. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0198446

Derechos de autor: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Lynn Margulis, la científica rebelde

En la década de 1960, una joven bióloga estadounidense tuvo una idea revolucionaria sobre la evolución de la vida y el origen de las células modernas. Las células de plantas y animales disponen de unos minúsculos órganos internos, u orgánulos, especializados en obtener energía usando la luz del sol y el oxígeno. Son los cloroplastos y mitocondrias, respectivamente. Por su tamaño, por sus funciones y por la particularidad de llevar su propio y pequeño genoma, estos orgánulos recuerdan poderosamente a ciertas bacterias.

¿Sería posible –se preguntó aquella bióloga– que estos orgánulos fueran en realidad descendientes de antiguas bacterias, reclutadas en un pasado lejano por otras células para usarlas como centrales de energía internas? Un fenómeno semejante era ya bien conocido y tenía un nombre en biología: la simbiosis, una asociación de mutuo beneficio.

El gran problema del origen de la vida en la Tierra es que no había nadie allí para observarlo, por lo que el nacimiento de los primeros organismos terrestres continuará siendo eternamente la materia oscura de la biología, una incógnita abierta a hipótesis de imposible demostración. Entre ellas, la teoría de la endosimbiosis o simbiogénesis es una de las respuestas más plausibles y brillantes para explicar la aparición de las células eucariotas, constituyentes de todo organismo vivo que no sea una bacteria o una arqueobacteria.

La entonces joven científica autora de la teoría fue Lynn Margulis, uno de los personajes más influyentes de la biología del siglo XX. Y ello a pesar de que sus propuestas (en los márgenes de la ciencia establecida) le granjearon fama de heterodoxa, cuando no de rebelde. Margulis, de soltera Alexander, nació en Chicago en 1938. Intelectualmente precoz, su vida personal tampoco se quedó atrás: a los 42 años ya se había divorciado dos veces, la primera del astrónomo Carl Sagan y la segunda del químico Thomas Margulis.

Margulis admiraba el trabajo de Charles Darwin, pero opinaba que sus sucesores neodarwinistas no habían logrado explicar las incógnitas que dejó planteadas el naturalista inglés; entre ellas y sobre todo, la fuente de las variaciones que impulsa la evolución. Según Margulis, las mutaciones genéticas aleatorias no bastaban para explicar la capacidad de la evolución biológica de inventar rasgos nuevos en los seres vivos.

La joven bióloga fue más allá y recogió las ideas de pioneros como el estadounidense Ivan Wallin y el ruso Konstantin Mereschkowski, que habían postulado la simbiosis entre organismos simples como fuerza creadora de seres más complejos. El estudio de Margulis fue rechazado por 15 revistas científicas, y finalmente se publicó en marzo de 1967 sin ninguna repercusión inicial. Según recogía el diario británico The Telegraph en el obituario dedicado a Margulis tras su fallecimiento en 2011, una de sus solicitudes de financiación para sus proyectos recibió la siguiente réplica: “Su investigación es basura. No se moleste en volver a solicitar”.

Pero Margulis no desistió. En 1970 desarrollaba su teoría en el libro Origin of Eukaryotic Cells. A través de los años, la simbiogénesis ha ido ganando apoyo experimental: en los años 70 se descubrió que los genes de las mitocondrias y los cloroplastos se parecían más a los de ciertas bacterias que a los de las células eucarióticas a las que pertenecen. Y recientemente, un nuevo estudio ha venido a prestar nueva y extensa credibilidad a la teoría de la endosimbiosis. Un equipo de investigadores dirigido por el biólogo evolutivo William F. Martin, de la Universidad Heinrich Heine de Dusseldorf (Alemania), ha comparado casi un millón de genes de 55 especies eucariotas y más de seis millones de genes de procariotas, un análisis exhaustivo que solo hoy es posible gracias al uso de avanzadas herramientas bioinformáticas.

La investigación, publicada en Nature el pasado agosto, rastrea el origen de los genes bacterianos que forman parte integral del ADN presente en el núcleo celular de los organismos superiores, incluidos los humanos. Y frente a la posibilidad de que estas innovaciones genéticas pudieran haberse colado en nuestras células por un largo y continuo proceso gradual de transferencia de genes al azar, los resultados muestran que, por el contrario, la huella bacteriana en nuestro ADN es el producto de un salto evolutivo bruscoque corresponde a la adquisición de las mitocondrias (o de los cloroplastos, en el caso de los vegetales).

“Lo que hemos mostrado es que la contribución genética de los ancestros endosimbióticos de plástidos y mitocondrias al material genético de partida del linaje eucariótico fue mucho mayor de lo que nadie había sospechado”, resume Martin a OpenMind. “Los eucariotas adquirieron genes de los procariotas en el origen de la mitocondria y en el origen de los plástidos”, añade, lo que supone “un clamoroso apoyo a la teoría endosimbiótica”. Para Martin “el caso está cerrado: no hay una alternativa científica aceptable a la teoría de que los cloroplastos y las mitocondrias surgieron de endosimbiontes”.

Martin rememora hoy las discusiones que mantenía con Margulis, en las que ambos discrepaban sobre ciertos aspectos. Y sin embargo, prosigue el biólogo, “ser criticado por Lynn (y ella me criticó mucho) era realmente un honor”. En el fondo “solo nos separaba un centímetro en estas cuestiones, mientras que ella estaba a millas de distancia de los neodarwinistas”, recuerda. El tiempo y la ciencia han acabado por dar la razón a la científica rebelde. “Ojalá hubiera vivido para verlo”, concluye William F. Martin.

Javier Yanes para Ventana al Conocimiento

@yanes68

Asustado. 

Asustado, y no por el informe sobre la carne procesada de la O.M.S., sino por la ignorancia periodística al tratar el tema que alarma, de forma innecesaria, a una población no muy ducha en discernir lo que subyace en los informes científicos, máxime si son de tipo epidemiológico.

Primero unas pequeñas definiciones:
• Carne roja se refiere a todos los tipos de carne muscular de mamíferos, tales como la carne de res, ternera, cerdo, cordero, caballo o cabra.
• Carne procesada se refiere a la carne que se ha transformado a través de la salazón, el curado, la fermentación, el ahumado u otros procesos para mejorar su sabor o su conservación. La mayoría de las carnes procesadas contienen carne de cerdo o de res, pero también pueden contener otras carnes rojas, aves, menudencias o subproductos cárnicos tales como la sangre.

Después de una revisión exhaustiva de la literatura científica acumulada, un Grupo de Trabajo de 22 expertos de 10 países, convocados por el Programa de Monografías del CIIC ha emitido un informe resumido viene a decir:

1. Considera el consumo de carne roja como probablemente carcinógeno para los humanos (Grupo 2A), basado en evidencia limitada de que el consumo de carne roja causa cáncer en los humanos y fuerte evidencia mecanicista apoyando un efecto carcinógeno.
El Grupo 2: productos clasificados como probables carcinógenos para el hombre. Este grupo se subdivide en dos: 2A alta probabilidad cancerígena y 2B baja probabilidad cancerígena. Respecto a evidencia limitada, implica que no es estadísticamente significativo y por tanto la recomendación puede ser favorable pero no concluyente. Esta asociación se observó principalmente con el cáncer colorrectal, pero también se han visto asociaciones con el cáncer de páncreas y el cáncer de próstata.

2. Los expertos concluyeron que cada porción de 50 gramos de carne procesada consumida diariamente aumenta el riesgo de cáncer colorrectal en un 18%.
Aquí la evidencia estadística es suficiente y por tanto la recomendación es concluyente.

3. “Para un individuo, el riesgo de desarrollar cáncer colorrectal por su consumo de carne procesada sigue siendo pequeño, pero este riesgo aumenta con la cantidad de carne consumida”, dijo el doctor Kurt Straif, Jefe del Programa de Monografías del CIIC.
Eso no es algo novedoso, no existen tóxicos sino dosis y concentraciones tóxicas.
Así se considera para el arsénico, en estos momentos, el límite recomendado para la concentración en el agua potable es de 10 μg/l y para el cloruro sódico (la sal común) la dosis letal al 50 % vía oral es de 3000 mg/kg (ratas), lo que extrapolado a un humano de 100 kg equivaldría, a una dosis letal al 50 % de 30 g.
La dosis letal al 50 % es la que dada a una población mataría al 50 % de la misma.
Además, una de las sustancias más peligrosas, si no la más peligrosa, la toxina botulínica, cuya dosis letal media para el ser humano se ha estimado en dos nanogramos por kilo de peso corporal (un solo gramo bastaría para matar a 5 millones de personas de 100 kg), es utilizada indiscriminadamente bajo el nombre de Botox.
También hay que tener en cuenta que muchos tóxicos lo son por bioacumulación (no se eliminan y va aumentando la concentración en el organismo).

 4. “Estos hallazgos apoyan aún más las actuales recomendaciones de salud pública acerca de limitar el consumo de carne”, dijo el doctor Christopher Wild, director del CIIC. "Al mismo tiempo, la carne roja tiene un valor nutricional. Por lo tanto, estos resultados son importantes para permitir a los gobiernos y a las agencias reguladoras internacionales realizar evaluaciones de riesgo, a fin de balancear los riesgos y beneficios de consumir carne roja y carne procesada, y poder brindar las mejores recomendaciones dietéticas posibles”.
Existen un grupo de nutrientes que solo se pueden obtener en la dieta y de forma específica en alimentos de origen animal como son la forma asimilable de la vitamina B12, vitamina D3, la creatina, la carnosina y el ácido docohexanoico.

Por último quiero analizar la frase “aumenta el riesgo de cáncer colorrectal en un 18%” y que tanto asusta. ¿Es poco? ¿Es mucho?

Primeramente hay que decir que el atribuir el cáncer (o algún tipo de cáncer puesto que bajo este nombre se agrupan más de 200 enfermedades diferentes, con diferentes etiologías), a una única causa es sencillamente ridículo.
No se debe pensar en el cáncer como una enfermedad de causa única, sino más bien como el resultado final de una interacción de múltiples factores de riesgo. La gran mayoría de los cánceres, aproximadamente el 90-95 % de los casos, tiene como causa factores ambientales. El 5-10 % restante se debe a factores genéticos.
Y mientras alguien no demuestre lo contrario los cinco factores más importantes son, índice de masa corporal alto, baja ingesta de frutas y verduras, falta de actividad física, consumo de tabaco y consumo de alcohol. Evidentemente existen otros bien conocidos como son algunos productos químicos, radiaciones ionizantes (incluido los rayos UV del sol) e incluso algunas infecciones tanto víricas como bacterianas, fúngicas o parasitarias.

Si analizamos los datos epidemiológicos del año 2005, nos encontraríamos que para el sexo masculino con 8031 casos de cáncer colonrrectal nos da una incidencia o tasa cruda de 36,79 y ajustada a la población europea a 28,19. Mientras que para el sexo femenino los casos son 5661 con tasas cruda y ajustada de 25,41 y 14,54 respectivamente.
Una población debe ser estudiada como un conjunto poblacional constituido por diversos subgrupos. De esta forma cualquier medida o estadística general reflejará el valor de esa medida para cada uno de los subgrupos que componen la población. Esta medida global (tasa) que no considera explícitamente en cuenta la composición de la población se denomina "cruda". Su valor será una suerte de valor promedio de los valores para los subgrupos individuales, ponderados según sus tamaños relativos. Cuanto más grande el subgrupo, mayor influencia tendrá en la medida cruda. Por lo tanto, la tasa de mortalidad de una población es el promedio ponderado de las tasas de mortalidad para sus subgrupos componentes o estratos. En epidemiología, en España, se ajustan las tasas generalmente, a la población europea.
Esa diferencia por sexos no creo que sea atribuible a que la mujer hay entrado más tarde en el consumo de la carne roja o procesada, como a veces se achaca al tabaco y al alcohol en el cáncer de pulmón.

 Ello supone que de forma burda podemos decir que la tasa anual ajustada a la población de España es aproximadamente de 26, lo que implica que si a una población control de 100000 personas que no ingirieran la cantidad estudiada de carne procesada en la cantidad de 50 g diarios nos encontraríamos con 26 casos, y a otra población o muestra que tomara diariamente esos 50 g de carne procesada nos encontraríamos un 18 % más de casos, es decir, menos de 5 casos más, o en el peor de las situaciones 31casos. Si se expresara en porcentajes reales (por cada 100 personas) serían una incidencia de 0,026 % del control frente al 0,031 % de la muestra.

Ahora, si esto es alarmante, la prensa tiene todo el derecho a dramatizar, pero el 18 % más no es 18 veces más.

Por otro lado, dentro de la categoría de carne procesada se incluyen alimentos industriales con todo el arsenal de coadyuvantes, estabilizantes, antioxidantes, etc., como pueden ser los nitritos y que se pueden convertir en nitrosaminas (cancerígeno demostrado desde hace años), lo mismo que un jamón curado tradicional que solo ha sido puesto en contacto con una salmuera durante una semana y que como conservante se usa su propia grasa para cubrirlo o como mucho pimentón de la Vera. Y, no es lo mismo.

Por último quiero comentar, que parece, que la dieta omnívora con la inclusión de la carne (al ser cocinada hace 1,9 millones de años) nos hizo diferentes al resto de los homínidos al aportar un extra calórico que pudo alimentar cerebros más grandes y que dieron lugar a la aparición de la inteligencia y por tanto al hombre.

INMUNOHEMATOLOGÍA

Presentación de ampliación para los alumnos de 2º del Ciclo Formativo de Grado Superior de Laboratorio de Anális y Control de Calidad.