Ya no cabe duda que la vida tuvo un origen común que se inició desde los más simples organismos unicelulares, que de allí en adelante fueron evolucionando en función de los miles de millones de años, pasando por animales simples multicelulares, hasta llegar a los más complejos, que en este caso serían los mamíferos superiores y por último el Hombre. También tenemos claro que el proceso de evolución no se ha detenido y que aún continúa.

La molécula rectora de la vida es el ácido desoxirribonucleico (DNA), que es común para todas las células vivas, sean éstas vegetales o animales. En ella se guarda toda la información necesaria para todos los procesos bioquímicos que cada célula, animal o planta debe realizar: crecer, desarrollarse, madurar, diferenciarse, secretar algún producto, envejecer e incluso cuando debe programarse para morir.

Más aún, cuando la célula se divide duplica su DNA, de modo que cada célula hija resultante, vuelve a quedar con la misma información que la progenitora para continuar el ciclo.

El DNA guarda toda esta enorme información mediante un código que es común para todas las especies y que se ha denominado "código genético". El DNA es en realidad una larga fibra que guarda la información como lo puede hacer una computadora, pero con una muchísima mayor capacidad y complejidad. Una computadora convencional tiene un código binario, en que la información se guarda por un sistema de dos alternativas: 1 y 0 (código binario). El código genético, en cambio, tiene cuatro alternativas o letras (bases del DNA: Adenina, Guanina, Timina y Citocina), por ello las variables para guardar información son muchísimo mayores. El núcleo celular es en realidad una super-super computadora, como el hombre jamás podrá soñar fabricar. Pero lo que es más extraordinario, es que toda esa enorme información se guarda en un espacio de unos pocos micrómetros (milésimas de milímetros). En el caso del ser humano, el núcleo de la célula contiene 30 mil millones de bases. ¡No hay computadora que pueda compararse!.

El largo del DNA depende de la ubicación que cada especie ha tenido en la escala evolutiva. Así por ejemplo, el DNA de una bacteria (Si se pudiera estirar), mediría casi medio metro. En cambio el DNA de una célula humana, mediría dos metros, y está contenido en el núcleo celular de unos pocos micrómetros de longitud. Todo él está empaquetado en 23 pares de cromosomas, en el interior del núcleo de cada célula.

Pequeñas secciones del DNA, constituyen los genes. Cada uno de ellos tiene como función codificar la producción de una proteína. Desde el núcleo parte el mensaje y la proteína se sintetiza en el citoplasma, en las estructuras denominadas ribosomas. La información necesaria para la síntesis de las 100.000 está contenida en el DNA. A cargo de las proteínas está todo el proceso vital. Ellas van a formar parte de las estructuras de las células, como también van a permitir que las reacciones bioquímicas sean posibles a la temperatura y pH de la célula, actuando como enzimas (todas las enzimas son proteínas), o bien van a constituir elementos químicos que salen de la célula, tanto para ejercer su función en otras partes, como es el caso de las hormonas (varias hormonas son proteínas), como incluso para servir de transporte a muchos otros elementos o sustancias químicas que son insolubles. En general puede afirmarse, que cada gen codifica una proteína, para que ésta desarrolle una función específica.

Una bacteria tiene aproximadamente 5 mil genes que codifican 5 mil proteínas diferentes. Un gusanito de un milímetro de largo, como es el C. elegants, que ya es un organismo multicelular más complejo, tiene en cada una de sus células aproximadamente 12 mil genes. En el Hombre, se calcula que en cada célula tiene entre 80 mil a 100 mil genes, que codifican las respectivas diferentes proteínas.

a.- ¿Cómo con el mismo código genético, los seres vivos pueden ser tan diferentes? ¿Cómo una bacteria o una planta es tan distinta a un Hombre?

En los últimos años se ha podido comprobar que no sólo el código genético es el mismo para todas las especies vivas de la Tierra, sino también que mucha de la información que ese código guarda, se ha mantenido intacta en las distintas etapas de la evolución. Muchos de los genes que están en las bacterias o levaduras, están también en las células del Hombre. Recientemente se ha podido comprobar que el 50% de los genes del gusanito C. elegants, están también en las células humanas, y allí codifican proteínas que tienen funciones muy semejantes, tanto en el gusanito como en la célula humana. Más aún si se comparan dos etapas evolutivas más cercanas, como por ejemplo el chimpancé con respecto al hombre, se encuentra que ambas especies comparten en sus células el 97% de los genes. Es decir, ese 3% de genes diferentes, son los que condicionan las diferencias entre el chimpancé y el hombre.

Toda la organización de la vida está hecha en la misma forma. Para hacer un símil, la vida en una bacteria sería en su funcionamiento como el Ford T, mientras la vida en la célula humana tendría la complejidad de un Mercedes Benz. El motor es más complejo, con más partes, pero ambos contienen los mismos elementos básicos y funcionan bajo los mismos principios.

Durante la evolución se han ido produciendo constante y regularmente mutaciones (cambios en el DNA), y se puede pensar que estas han tenido dos alternativas. Una posibilidad es que la mutación haya producido una proteína que en definitiva no alteró la función de la célula y por lo tanto se incorporó al genoma (información genética) y pasó a las nuevas generaciones. Muchas veces estas mutaciones son beneficiosas para que el organismo se vaya adaptando mejor al medio ambiente, produciéndose así una lenta evolución que va permitiendo una mejor supervivencia de los más adaptados. Pero puede suceder que la mutación afecte la función de la respectiva proteína y que ésta sea esencial para la vida. En ese caso el animal se enferma y muere, y con él muere la mutación. Es interesante que los genes que codifican proteínas esenciales para la vida son en general los que se han preservado. Así por ejemplo ha sucedido con los genes que codifican las enzimas para la división celular y la replicación del DNA, que siendo indispensables para que el proceso vital se desarrolle, se han preservado intactos en todas las especies de la escala evolutiva.

b.- Si todas las células del organismo humano tienen los mismos genes ¿cómo se explica que éstas sean en definitiva tan diferentes en los órganos que ellas constituyen? Una célula del hígado es muy distinta a un glóbulo blanco, por ejemplo.

Efectivamente, cuando el espermio fecunda al óvulo y de su fusión resulta una sola célula, ésta comienza a dividirse, y al hacerlo también se traspasa íntegramente la información del DNA, de modo que cada célula resultante queda con la información total. Sin embargo, llegado un momento las células comienzan a diferenciarse. En este proceso se callan los genes que no se necesitan, y se expresan sólo los que se necesitan (ello también está condicionado genéticamente). Si una célula va a constituir en el animal adulto un tejido específico, en ella se expresan sólo los genes que son necesarios para desarrollar esas células de ese tejido, y se callan los que no se necesitan. "Se callan, pero están presentes la en células". Ello explica que haya sido posible lograr de una célula de la ubre de una oveja adulta, una oveja entera (la oveja Dolly). Es decir, en la célula de la ubre de la oveja, estaba la información necesaria para un animal entero, aunque ello no se expresara.

c.- ¿Si los genes son todos iguales, por qué cada Hombre es distinto a otro?

Previamente hay que señalar que en nuestros genes no sólo se guarda la información que se expresa en nuestras características físicas (fenotípicas), como el color de nuestros ojos, el cabello, la forma de la nariz, etc., sino también la información necesaria para regular el proceso de crecimiento, la madurez, las diversas funciones metabólicas, como también los procesos necesarios para regular la eficiencia de los mecanismos defensivos frente, por ejemplo, a tóxicos o agentes bacterianos o virales.

Los genes no son todos iguales, o dicho de otro modo, si básicamente son iguales, en ellos hay mutaciones (cambio en la ubicación de alguna base) que se traducen en manifestaciones físicas diferentes. Esto es lo que se llama polimorfismo. Así por ejemplo, el gene que determina el color de los ojos, posee mutaciones que en una determinada persona se traduce en ojos azules y otras mutaciones se manifiestan en ojos café.

Los genes son aportados tanto por el espermio como por el óvulo, de modo que en una célula cada gene está duplicado, y cada uno tiene mutaciones diferentes (polimorfismo), y el que predomina (gene dominante), es el que condiciona el fenotipo. Más aún, muy recientemente se ha podido comprobar que por razones que se desconocen, en la expresión fenotípica, a veces predomina el gene proveniente de la madre, y en otras el gene proveniente del padre. Esta particularidad se ha llamado "imprinting".

Esta es la ventaja de la reproducción sexual, que por ser diferentes los genes que aporta uno y otro sexo, son diferentes los individuos de esa especie. Si la reproducción fuera asexual, como fue el caso de la oveja Dolly, todos los individuos serían muy semejantes. Las bacterias se multiplican por reproducción asexual, y son todas muy semejantes.

d.- ¿Por qué se producen las enfermedades genéticas?

Dada la enorme complejidad del proceso genético, no siempre éste funciona a la perfección. Constantemente se están produciendo errores en la transmisión del mensaje, pero el sistema está tan bien organizado, que también incluye un método para que en el DNA exista un constante mecanismo de reparación de errores. Con todo, a veces la información que guardan los genes es errada o mal leída y como consecuencia no se puede producir la proteína correspondiente, o ésta resulta mal formada. Puede así suceder que esta proteína no pueda cumplir la función en los procesos bioquímicos para lo cual estaba diseñada, lo que en definitiva desregula el proceso metabólico respectivo y se tranca la máquina, y el resultado final es una enfermedad.

e.- ¿Esto significa que los síntomas de las enfermedades genéticas comienzan siempre junto con nacer?

En verdad el proceso es más complejo, porque de un modo u otro, todas nuestras enfermedades tienen su origen en nuestros genes. No sólo aquellas que se hacen evidentes en el momento de nacer, sino también las que van a aparecer a lo largo de la vida.

En ocasiones es sólo un gene el que emite una información incorrecta, generando una proteína errónea que no puede desempeñar su función, lo que bloquea el proceso metabólico correspondiente. Se produce así una enfermedad que se ha denominado "monogenética", ya que es causada por la alteración de un gene. Por lo general, en este caso, los síntomas ya se inician desde el momento de nacer, o al poco tiempo de producirse éste. Por ser sólo uno el gene culpable, su transmisión de padre a hijo ocurre según las leyes de la herencia de Mendel. Ya se han identificado por lo menos 3.000 enfermedades monogenéticas diferentes y probablemente en el futuro se seguirán describiendo muchas otras, en la medida que se vayan individualizando y conociendo la función de los 100.000 genes que posee el ser humano.

En otras enfermedades se combinan los factores genéticos y los medioambientales, y los síntomas pueden aparecer a lo largo de la vida. Tal por ejemplo, es el caso del cáncer. Todos nosotros poseemos en nuestras células genes que son potencialmente cancerosos (genes proto-oncógenos), que normalmente desempeñan funciones importantes, generalmente relacionadas con la regulación del crecimiento celular. Por acción de factores externos (irradiación, factores tóxicos como el tabaco, etc.), pueden producirse mutaciones en estos genes proto-oncógenos que pueden perder su función reguladora y, en consecuencia, estas células comienzan a multiplicarse desordenadamente, hasta formar un tumor. Se conocen por lo menos 80 de estos genes peligrosos, que por diversos factores externos (mutaciones) pueden inducir algún cáncer en algún tejido. El factor externo puede ser por ejemplo el cigarrillo, en que sustancias tóxicas contenidas en el humo, pueden afectar un gen proto-oncógeno específico, transformándose en oncógeno, induciéndose así un cáncer al pulmón.

También existen genes supresores de tumores que al alterarse pueden desarrollar un cáncer. Tal es el caso del gene denominado BRCAI, causante de la susceptibilidad del cáncer del pecho. Otras veces el cáncer puede desencadenarse porque fallan los mecanismos que constantemente están reparando los defectos que se producen en la lectura o transcripción del mensaje del DNA. En todo caso, cualquiera que sea el mecanismo, se puede afirmar que prácticamente todos los cánceres tienen su punto de origen en los genes, aun cuando la enfermedad se gatille por un factor ambiental, que puede iniciar el proceso a cualquier edad. Por lo general las sustancias cancerígenas actúan por acumulación, por ello la mayor parte de los cánceres se desencadenan en la edad adulta.

f.- ¿Qué es más importante frente a las enfermedades? ¿El ambiente o la genética?

Ambos factores van siempre entrelazados. Así por ejemplo sucede con la hipertensión. Algunas personas consumen sal y a consecuencia de ello presentan una hipertensión. Otras, en cambio, pueden ingerir cualquier cantidad de sal y sin embargo sus niveles de presión sanguínea se mantienen dentro de límites normales. La diferencia entre estas dos respuestas está en sus genes. Es que en esta segunda posibilidad, hay genes que protegen de la sal y permiten eliminarla.

Lo mismo sucede con la ateroesclerosis. Muchos individuos ingieren excesos de grasas saturadas y como consecuencia presentan elevación de la presión sanguínea, lo que lleva a la formación de placas ateromatosas en las arterias. Otros, en cambio, ingieren igual cantidad durante toda su vida y el colesterol permanece dentro de los límites normales. La diferencia individual a estos factores externos está en sus genes. En estos casos el mecanismo genético es más complejo ya que los genes que regulan el metabolismo del colesterol son varios. Por lo menos se conocen ocho genes involucrados.

Otro ejemplo que relaciona la genética y el medio ambiente: se sabe que la dependencia de la droga (cocaína) es genética, ello significa que quien tiene ese gene que condiciona la dependencia e ingiere drogas, lo más probable es que se haga dependiente de ella. Pero si nunca tiene contacto con la droga, nunca va a saber de esta dependencia.

g.- ¿Los genes también tienen que ver con las enfermedades infecciosas?

Lo mismo sucede con las enfermedades infecciosas. Así por ejemplo enfermedades producidas por virus, como es el caso del SIDA, se puede tener una respuesta diferente. Se ha observado que pacientes considerados de alto riesgo por sus hábitos sexuales, no se hacen ceropositivos, pareciendo refractarios a la enfermedad. Ellos poseen genes que los hacen resistentes al SIDA. En general esto es lo que llamamos susceptibilidad para contraer una enfermedad, la que también está inscrita en nuestros genes. En ciertas personas, frente a algunas causas ambientales, sus genes los defienden de posibles agentes nocivos, mientras que en otros, el mismo factor desencadena la enfermedad.

Otras veces la relación entre infecciones y genes es más compleja. Así sucede por ejemplo en la anemia de células falciformes, que es una enfermedad que afecta la formación de hemoglobina y que es debida a la alteración de un gene. Lo curioso es que los enfermos que padecen de ella, están protegidos contra la malaria. Esta enfermedad es prevalente en las mismas zonas en que existe la malaria, de modo que la aparición de la enfermedad puede haber sido un mecanismo evolutivo de defensa contra la malaria.

Incluso la acción de los fármacos que se administran para tratar una determinada enfermedad depende de los genes de cada uno. Algunos pacientes pueden ser muy susceptibles a un determinado fármaco, mientras otros en cambio pueden ser muy resistentes. Del mismo modo, un fármaco puede producir en algunos enfermos efectos colaterales no deseados, mientras que en la mayor parte de los que los ingieren, no los presenta. No es raro que en el futuro se llegue a administrar los fármacos de acuerdo a la constitución genética de cada uno, ya que se piensa que muchas muertes iatrogénicas- pueden estar condicionadas por una susceptibilidad genética exagerada a determinado fármaco.

h.- Usted habla de los genes en general, pero ¿se puede saber qué gene específico es el anómalo que provoca una determinada enfermedad?

Efectivamente, durante los últimos años son numerosos los genes que se han individualizado como culpables de determinadas enfermedades. En algunos de ellos se sabe en qué cromosoma está e incluso cuál es su consecuencia total de bases y dónde está la mutación (cambio de alguna base o repetición de alguna) que hace imposible la síntesis de la proteína respectiva o que produciéndola, ésta no es efectiva para su función normal.

En este campo se está avanzando muy rápidamente, especialmente en las enfermedades monogenéticas, en que uno sólo está alterado. Ya son numerosos los genes individualizados en los que se conoce la mutación específica. Como muestra, cabe señalar que en el año 1998 se pudo individualizar 17 genes específicos, cada uno culpable de una determinada enfermedad.

Más aún, se ha comenzado a individualizar genes específicos culpables de comportamientos anómalos, como el gene de la violencia, el gene de la homosexualidad o el gene de la maternidad, que desencadena la relación normal entre madre e hijo.

También se ha avanzado en las enfermedades poligenéticas, en que son varios los genes que intervienen en algún proceso bioquímico específico, como por ejemplo los que regulan el metabolismo normal del colesterol o el metabolismo de las grasas (obesidad), donde también ya se han descrito genes específicos. No cabe duda que en este campo serán grandes los avances en los próximos años y no está distante el día en que se lleguen a conocer las bases genéticas de todas las enfermedades, y que por lo tanto se llegue al tratamiento radical de ellas o a su prevención.

i.- ¿Usted cree que se va a poder llegar a reemplazar genes anómalos por genes normales?

Desde luego los avances de la química ya están permitiendo sintetizar genes (lo que ya se hace automáticamente), de modo que tal vez en el futuro éstos se puedan adquirir en el mercado para reemplazar aquellos defectuosos, como quien reemplaza las piezas gastadas del automóvil.

Un nuevo capítulo se ha abierto en medicina, que se ha denominado "la terapia génica". Ya se ha demostrado que es posible reemplazar genes defectuosos o potenciar la acción de algún gene existente, lo que podría significar ventajas adicionales frente a una determinada enfermedad. Por el contrario, también se podrá silenciar la expresión de otros genes con igual objetivo. Para lograr esto hay que introducir el gene terapéutico dentro de la célula, y que éste se ubique en el cromosoma respectivo para que comience a actuar. Esto puede parecer ciencia-ficción, pero ya se han logrado avances notables en el tratamiento de varias enfermedades monogenéticas. Este capítulo está avanzando muy rápidamente.

j.-¿En qué consiste el estudio de lo que se ha llamado "el genoma humano"?

Se ha llamado genoma humano, a toda la información genética que contiene el DNA en la célula humana. El estudio consiste en secuenciar todas las bases del DNA. Como decíamos, éstas son cuatro: Adenina, Guananina, Timina y Adenosina. Ellas, al repetirse en determinadas secuencias, constituyen los 100.000 genes propios de la especie humana. Lo que pretende el estudio es conocer la secuencia de estas bases para así llegar a conocer la estructura de todos los genes.

Se trata de un enorme trabajo, ya que en el genoma humano hay 30.000 millones de bases y se tiene que ir secuenciando de una en una, sin cometer errores. Son varios los equipos de investigadores que están en este trabajo repetitivo, y se espera que esté terminado en el año 2003. En todo esto hay un problema que no tiene hasta ahora una explicación clara: el 90% de toda la información que guarda el DNA, no forma parte de los genes y no se sabe para qué sirve (se ha denominado DNA basura). Pero para poder conocer todo el genoma, hay que secuenciar completamente el DNA, sólo así se puede saber cuándo comienza un gene y cuándo termina.

Cuando ello se conozca se habrán dado los pasos para conocer la estructura de los 100.000 genes. Luego tendrá que venir otra etapa: llegar a conocer la función específica de cada uno de los genes en las diferentes estructuras y funciones bioquímicas del organismo. Ya son muchos los genes cuyas funciones se conocen, pero son más los que faltan por conocer. El camino hacia adelante ya está diseñado, y se sabe como recorrerlo. Se necesita tiempo, paciencia y recursos, lo que llevará años. Cuando todo ello se conozca, ya se podrán conocer las bases de todas las enfermedades y sus relaciones de expresión en relación al medio ambiente.