El tamaño de las estructuras de los oídos puede ser clave para entender la aparición de la sangre caliente debido a la viscosidad del líquido de su interior, según un estudio publicado en Nature.
Las primeras criaturas que se arrastaron hasta tierra firme recurrieron a la aleta dorsal única, o dorso, común a todos los peces con mandíbulas, como elemento de desarrollo de las protoextremidades.
Al pensar en el primer pez que se arrastra de las aguas primordiales hacia la tierra, es fácil imaginarse sobre cómo sus aletas emparejadas finalmente evolucionaron hacia los brazos y las piernas de los vertebrados modernos, incluidos los humanos.
Pero un nuevo estudio de investigadores de la Universidad de Chicago y del Centro Andaluz de Biología del Desarrollo muestra cómo estas criaturas utilizaron un modelo genético aún más primitivo para desarrollar sus proto-extremidades.
El estudio, publicado esta semana en ‘Nature Genetics’, demuestra que los peces, los ratones y probablemente todos los vertebrados modernos comparten elementos genéticos empleados por primera vez para desarrollar la incomparable aleta dorsal en peces antiguos. Más tarde copiaron estos elementos para producir apéndices emparejados, como aletas pélvicas y pectorales, brazos y piernas.
«La aleta dorsal no emparejada es la primera que se ve en el registro fósil –señala el coautor del nuevo estudio Neil Shubin, profesor de Anatomía en la Universidad de Chicago–. Aquí mostramos que los mecanismos genéticos que configuran todas las aletas y otros apéndices emparejados originalmente surgieron allí y fueron reubicados a otros».
Shubin y sus colegas de España, dirigidos por José Luis Gómez-Skarmeta, realizaron análisis genéticos en ratones y varios tipos de peces para rastrear la expresión de Sonic hedgehog (Shh), un gen ampliamente utilizado en una variedad de funciones biológicas básicas, pero especialmente importante en la formación de extremidades.
En ratones, un potenciador genético o un interruptor de encendido/apagado llamado ZRS controla la expresión de los miembros de Shh. Si eliminas ZRS en un ratón, sus extremidades no se desarrollarán correctamente. Los investigadores utilizaron herramientas de edición de genes CRISPR/Cas9 para eliminar ZRS en el medaka, un pez de acuario pequeño y popular también conocido como pez de arroz japonés. Esperaban que eliminar ZRS en el medaka afectara a sus aletas emparejadas, pero en cambio el pez no desarrolló su aleta dorsal. Las aletas pectorales y pélvicas emparejadas se desarrollaron normalmente.
Eso llevó al equipo a buscar otros potenciadores genéticos que podrían estar involucrados, y encontraron un «potenciador en la sombra» cercano llamado sZRS que parece funcionar junto con el interruptor ZRS principal. Cuando noquearon ZRS y sZRS en el medaka, se perdieron tanto la aleta dorsal como las aletas emparejadas. Eso significa que es probable que ZRS se usó por primera vez para ayudar a desarrollar las aletas dorsales, y luego se copió y reutilizó como sZRS cuando las aletas aparecieron por primera vez hace unos 475 millones de años.
«Es muy antiguo, y la secuencia y la función se conservan en todos los vertebrados —destaca Shubin en un comunicado–. Resulta que el rol primitivo del ZRS estaba involucrado con la aleta dorsal. Solo más tarde su actividad en las aletas emparejadas requirió de este otro potenciador en la sombra«.
Shubin dice que entender la actividad de estos potenciadores ayuda a identificar las huellas de ancestros evolutivos presentes en todos los vertebrados, desde ‘Tiktaalik roseae’, la especie de transición de 375 millones de años de antigüedad que descubrió en 2004, hasta los humanos de hoy en día.
«Una serie de enfermedades humanas se basan en errores en ZRS que pueden llevar a dedos extra o faltantes, o cambios en la forma de las manos –señala–. Los humanos probablemente también tengan este potenciador en la sombra, por lo que si queremos estudiar la dinámica de cómo esto afecta al patrón de las extremidades, lo que vemos en estos modelos de peces es un gran lugar para comenzar».
Las primeras moléculas precursoras de la vida podrían haberse producido en las interfases entre líquido y gas de las burbujas atrapadas en el agua de las rocas volcánicas de la primitiva corteza terrestre
Muchos procesos fisicoquímicos tuvieron que darse hasta que nació la vida. En otras palabras, la era de la evolución biológica debió llegar tras una evolución química prebiótica, durante la cual se ensamblaron y seleccionaron las primeras moléculas capaces de replicarse. Así, ante este escenario surge inmediatamente una nueva pregunta:
¿Bajo qué condiciones ambientales podría haber tenido lugar la evolución prebiótica?
De entre las posibilidades, existe una hipótesis discutida y explorada durante mucho tiempo: estas moléculas predecesoras de la vida podrían haber surgido en los pequeños poros de las rocas volcánicas mientras nuestro planeta estaba todavía formándose.
Ahora un equipo internacional de investigadores dirigido por Dieter Braun, profesor de biofísica de sistemas en la UniversidadLudwig-Maximilians de Munich -LMU– ha examinado más de cerca las interfases agua-aire que se producen en estos poros, donde las burbujas de gas que se forman espontáneamente sufren una interesante combinación de efectos.
Las moléculas predecesoras de la vida podrían haber surgido en los pequeños poros de las rocas volcánicas
Así, los investigadores descubrieron que estas burbujas podrían haber jugado un papel importante para facilitar las interacciones fisicoquímicas que contribuyeron al origen de la vida. Específicamente, Braun y sus colegas preguntaron si las interfases -periodos de transición- entre los estados líquido y gaseoso de los fluidos atrapados en dichas rocas, podrían haber estimulado los tipos de reacciones químicas que desencadenaron las etapas iniciales de la evolución química prebiótica. Sus hallazgos recogidos en el artículo titulado Heated gas bubbles enrich, crystallize, dry, phosphorylate and encapsulate prebiotic molecules se publican esta semana en la revista especializada Nature Chemistry.
La vida en una burbuja
El estudio respalda firmemente la idea de que pequeñas burbujas llenas de gas que quedaron atrapadas y reaccionaron con las superficies de los poros en las rocas volcánicas, podrían haber acelerado la formación de las redes químicas que finalmente dieron lugar a las primeras células.
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En su investigación, los autores pudieron verificar y caracterizar experimentalmente los efectos facilitadores de las interfases aire-agua en las reacciones químicas relevantes. De este modo, si existe una diferencia de temperatura a lo largo de la superficie una de estas burbujas, el agua tenderá a evaporarse en el lado más cálido y se condensará en el lado más frío, al igual que una gota de lluvia que cae en una ventana corre por la superficie plana del vidrio y eventualmente se evapora .»En principio, este proceso puede repetirse hasta el infinito, ya que el agua realiza ciclos continuos entre la fase gaseosa y la fase líquida», explica Braun, quien ha descrito el mecanismo y los procesos físicos subyacentes en detalle junto con el estudiante de doctorado Matthias Morasch . «El resultado de este fenómeno cíclico es que las moléculas se acumulan a concentraciones muy altas en el lado más cálido de la burbuja», añade.
Los procesos necesarios para la formación de biomoléculas se aceleran en la interfase agua-aire
«Comenzamos realizando una serie de mediciones en las velocidades de reacción bajo diversas condiciones, para obtener algunos datos que nos permitieran entender como funciona este proceso», comenta Morasch. El fenómeno resultó ser sorprendente: incluso las moléculas más pequeñas podrían concentrarse a niveles relativamente altos. «Luego centramos nuestra atención en una amplia gama de procesos físicos y químicos que deben haber desempeñado un papel central en el origen de la vida. Comprobamos que todos ellos se aceleraron notablemente o fueron posibles bajo las condiciones que prevalecen en la interfaz aire-agua», añade.
Los primeros ladrillos de la vida
Los investigadores de la LMU muestran que los procesos fisicoquímicos que promueven la formación de polímeros se estimulan, o se hacen posibles en primer lugar, por la disponibilidad de una interfaz entre el entorno acuoso y la fase gaseosa, que mejora notablemente las tasas de reacciones químicas y los mecanismos que las catalizan.
«El hallazgo sugiere cómo podrían haberse formado las primeras protocélulas rudimentarias y sus membranas externas»
De hecho, en sus experimentos, las moléculas generadas podrían acumularse a altas concentraciones dentro de las membranas lipídicas cuando los investigadores agregaron los componentes químicos apropiados para la formación de estas segundas. «Las vesículas producidas de esta manera no son perfectas. Sin embargo, el hallazgo sugiere cómo podrían haberse formado las primeras protocélulas rudimentarias y sus membranas externas«, afirma Morasch.
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«Si este tipo de proceso puede tener lugar en tales vesículas no depende de la naturaleza del gas dentro de la burbuja. Lo importante es que, debido a las diferencias de temperatura, el agua puede evaporarse en un lugar y condensarse en otro», añade Braun. «Nuestro modelo explicativo permite combinar ambos efectos, lo que mejoraría el efecto de concentración y, por lo tanto, aumentaría la eficiencia de los procesos prebióticos», sentencia.
Desde hace décadas, los biólogos tratan de encontrar los restos de nuestro Último Antepasado Común, el «padre» de toda la vida de nuestro planeta. Pero podrían haber estado buscándolo en el lugar equivocado
Todas las criaturas que pueblan la Tierra descienden de un único organismo. Uno que fue el primero, hace miles de millones de años, en estrenar todos los procesos físicos y químicos propios de lo que hoy llamamos «vida». Los científicos le han dado un nombre a este organismo: LUCA, del inglés Last Ultimate Common Ancestor o, en español, el Ultimo Antepasado Común.
La búsqueda de LUCA se ha convertido, desde hace décadas, en una especie de obsesión para los biólogos que estudian el origen de la vida en nuestro planeta. ¿Cómo era? ¿Dónde vivía? ¿Qué tipo de ambientes eran sus preferidos?
Las formas de vida más antiguas halladas en la Tierra tienen una edad de 3.760 millones de años. Pero las características de esos microbios, dotados ya de cierta complejidad y diversidad, hacen pensar que existió una forma de vida anterior, de la que todos descienden, y que esa forma de vida podría ser incluso varios cientos de millones de años más antigua.
Hasta ahora nadie ha conseguido identificar a LUCA. Pero las pistas que nos llevarán hasta él son cada vez más numerosas. No olvidemos que el código genético que LUCA inauguró es universal, esto es, compartido por todos los seres vivos presentes y pasados del planeta. Lo cual quiere decir que las características de LUCA están, en cierto modo, «grabadas» en el interior de nuestros propios genes.
Lo que sabemos sobre LUCA
Ahora, un equipo de investigadores del Instituto Pasteur, en París, ha encontrado una nueva pista sobre LUCA. Una que quizá nos permita, por fin, llegar hasta él. En un estudio recién publicado el biorxiv.org, en efecto, los científicos explican que el antepasado común de toda la vida terrestre prefería, probablemente, los climas moderados, y no el calor abrasador que en aquellos lejanos tiempos debió ser dominante y que muchos biólogos piensan que era el ambiente en el que LUCA se movía. El hallazgo, si se confirma, podría significar que hemos estado buscando a estos primeros organismos en el lugar equivocado.
Sabemos ya que LUCA apareció muy pronto en la historia de la Tierra, por lo menos hace 3.900 millones de años, y que relativamente poco tiempo después se dividió en dos grupos bien diferenciados, bacterias y arqueas, que en la actualidad dan cuenta de la inmensa mayoría de todas las especies vivas. Tuvieron que pasar miles de millones de años más para que aparecieran los primeros organismos pluricelulares, criaturas más complejas y formadas por múltiples células. De los casi 4.000 millones de años de historia de la vida en la Tierra, la inmensa mayor parte estuvo ocupada por estas criaturas unicelulares.
En su artículo, Ryan Catchpole y Patrick Forterre explican cómo han reexaminado toda la evidencia genética que indicaba, hasta ahora, que LUCA se adaptó a vivir en un ambiente de calor extremo. Y han llegado a la conclusión de que gran parte del trabajo científico anterior podría haber estado basándose en el rastreo erróneo de un gen clave, lo que alteró nuestra comprensión sobre el tipo de hábitat en en que LUCA prosperó.
Estanques a hasta 100ºC
Muchos biólogos, en efecto, han argumentado que LUCA vivía en lugares extremadamente calientes, como los estanques geotérmicos, donde las temperaturas superan ampliamente los 50, o incluso los 100 grados. Como ejemplo, esos investigadores señalan a muchas especies de arqueas actuales que viven y prosperan en ambientes de ese tipo. los organismos capaces de vivir en ambientes por encima de los 50 grados se denominan «termófilos», y los pocos conocidos capaces de sobrevivir por encima de los 80 grados reciben el nombre de «hipertermófilos».
¿A cuál de los dos tipos perteneció LUCA? El estudio de su genoma podría proporcionar piestas sobre la categoría a la que pertenece. Pero hasta ahora no se ha encontrado ni un solo ejemplar de este organismo. Sin embargo, en un magnífico estudio de 2016, un equipo de biólogos dirigido por Bill Martin, de la Universidad alemana de Düsseldorf, localizó genes universales en los genomas de algunos de los organismos más antiguos conocidos, genes que con toda probabilidad también estuvieron presentes en LUCA.
El equipo de Martin localizó 355 de estos genes. Entre ellos, uno que tiene la misión de codificar una proteína llamada girasa inversa, esencial para los hipertermófilos. Y aunque no está del todo claro qué es exactamente lo que hace este gen, sí que es cierto que se encuentra en los genomas de todos los hipertermófilos e incluso de algunos termófilos. Pero nunca en organismos «mesófilos», los que viven en ambientes a temperaturas inferiores a los 50 grados. Por lo tanto, su más que probable presencia en LUCA sugiere que, como mínimo, nuestro primer antepasado era termófilo.
En busca de genes universales
Pero Catchpole y Forterre no están tan seguros de eso. En su estudio, en efecto, identificaron 376 genes para la girasa inversa procedentes de 276 clases diferentes de arqueas y bacterias, y con ellos construyeron un árbol genealógico para establecer cómo esos genes se habían estado heredando desde la lejana época de LUCA. Para su sorpresa, su árbol no coincidía con los árboles conocidos para bacterias y arqueas, lo que sugiere fuertemente que el gen de la girasa inversa no era «original», sino que se había transferido después, y repetidamente, entre las varias especies.
Para los investigadores, esto significa que el gen no estaba presente en LUCA, sino que surgió más tarde, en un organismo posterior. Y si LUCA carecía del gen de la girasa inversa, no pudo haber sido un termófilo, amante del calor, ni mucho menos un hipertermófilo.
En resumen, Catchpole y Forterre piensan que podríamos haber estado buscando a LUCA en los lugares equivocados. El rastreo de criaturas tan extremadamente antiguas entraña una dificultad enorme, ya que los afloramientos de rocas de la Tierra primitiva son muy escasos. Quizá ahora, cambiando de estrategia, sea finalmente posible localizar a LUCA, nuestro antepasado más lejano, la primera criatura que estrenó la vida en la Tierra.
Científicos de Barcelona aclaran uno de los momentos cruciales en la evolución de la vida
Oculta en lo más profundo de cada una de nuestras células, disfrazada como uno más de sus departamentos de gestión e integrada hasta la médula en su lógica metabólica, habita una primitiva bacteria que nadó libre por los océanos del eón Arcaico, hace 2.500 millones de años. Hoy la llamamos mitocondria, y lo que queda de su genoma –el ADN mitocondrial— sirve a menudo para identificar a los criminales y a sus víctimas. Entender cómo aquella bacteria libre se convirtió en nuestra mitocondria es entender el origen de la célula moderna, y el episodio más importante de la evolución desde el inicio de la vida.
Alexandros Pittis y Toni Gabaldón, del Centro de Regulación Genómica de Barcelona (CRG), han husmeado ahora en la noche de los tiempos, remontándose hasta los orígenes de la célula moderna –la célula eucariota, de la que estamos hechos todos los animales, los hongos y las plantas— con los métodos actuales de la biología evolutiva, unos sofisticados algoritmos que comparan los genomas para deducir los árboles genealógicos de sus portadores. Los resultados, que presentan en la revista Nature, son fáciles de resumir: las mitocondrias llegaron tarde a nuestras células. Para entenderlos, sin embargo, tenemos que retrasar el reloj 2.500 millones de años, hasta el suceso esencial de la historia de la vida en la Tierra.
Nuestro planeta tiene 4.500 millones de años, un tercio de la edad del universo, y los primeros microbios (células procariotas, en la jerga, que incluyen bacterias y arqueas) no tardaron mucho en aparecer: hay evidencias fósiles de hace 3.500 millones de años, y el planeta era probablemente un infierno en la etapa anterior. Pese a ello, la gran invención evolutiva de la historia de la vida, la célula eucariota, solo surgió hace 2.000 o 2.500 millones de años.
Entender cómo aquella bacteria libre se convirtió en nuestra mitocondria es entender el origen de la célula moderna, y el episodio más importante de la evolución desde el inicio de la vida
La célula eucariota es un autómata biológico mucho más avanzado que las bacterias y arqueas que la precedieron. Tiene el genoma organizado en cromosomas de compleja estructura y confinado en un núcleo, que le da el nombre “eucariota” (las bacterias y arqueas tienen el ADN suelto, sin un núcleo, y por eso se llaman procariotas). Además, tienen un sofisticado andamiaje, o citoesqueleto, que permite a nuestras neuronas, por ejemplo, formar sus largos axones y dendritas. Y tiene orgánulos (pequeños órganos), como las mitocondrias, que producen y gestionan la energía celular.
Los evolucionistas saben hoy que las mitocondrias provienen de antiguas bacterias, y que nuestro genoma contiene genes de bacterias y de arqueas. La teoría dominante, de hecho, es que la célula eucariota se originó por la fusión de una arquea y una bacteria, y que la mayor parte de los genes de la bacteria se asociaron a los de la arquea para formar el núcleo. Pittis y Gabaldón ha mostrado que no es así.
“Hay teorías para todos los gustos”, dice Gabaldón, “y algunas son muy bonitas, como la de que el núcleo surgió como un mecanismo de defensa contra las mitocondrias”. Pero no son más que teorías, advierte. Los dos científicos del CRG han buscado datos firmes, y han podido refutar la teoría dominante.
“Los genes de las proteínas mitocondriales tienen las ramas más cortas, en los árboles filogenéticos, que los que hace las proteínas del núcleo y de otras estructuras celulares”, dice Gabaldón. “Y el núcleo ya era una combinación de genes de bacterias y arqueas antes de la llegada de las alfa-proteobacterias, las bacterias precursoras de las mitocondrias”. El origen de la célula moderna no fue, por tanto, un suceso único de simbiosis, sino una simbiosis serial.
Hay teorías para todos los gustos, y algunas son muy bonitas, como la de que el núcleo surgió como un mecanismo de defensa contra las mitocondrias
Las proteínas más viejas de la célula eucariota provienen sobre todo de arqueas, según los datos de los investigadores de Barcelona. Se ocupan de las funciones autoalusivas de nuestras células: la replicación del genoma, su transcripción (o copia a ARN, una molécula similar al ADN, pero con una sola hilera de letras en vez de dos) y la traducción de éste al lenguaje de las proteínas, que son las nanomáquinas que ejecutan todas las funciones celulares.
Las proteínas de edad intermedia son de origen bacteriano, pero no de las alfa-proteobacterias que originaron las mitocondrias, sino de otros grupos de bacterias muy distintos. Curiosamente, estas proteínas están hoy, sobre todo, en los sistemas de membranas intracelulares (retículo endoplásmico y aparato de Golgi, llamado así por el gran rival de Ramón y Cajal).
Como toda buena investigación, la de Pittis y Gabaldón plantea más preguntas que respuestas. Una de las mejores es: ¿de qué bacteria salieron esos sistemas membranosos, junto a los genes para fabricar sus proteínas? Gabaldón se muestra cauto: ha visto caer demasiadas teorías bonitas en los últimos 20 años.
Un fósil millones de años dentro de nuestras células
Nuestro metabolismo ya existía hace 3.000 millones de años, antes que nuestros genes
Ampliar fotoRecreación de la Tierra durante el eón Arcaico, en los albores de la vida, de 4.000 a 2.500 millones de años atrás.The Archean World / Peter Sawyer
Los estudiosos del origen de la vida se enfrentan a una paradoja circular (como la del huevo y la gallina) que, probablemente, puede considerarse el más profundo misterio de la biología evolutiva. Toda la vida que conocemos tiene un fundamento doble: la auto-replicación, o capacidad de un organismo para sacar copias de sí mismo, y el metabolismo, la cocina de la célula que fabrica continuamente sus componentes básicos. Hoy están vinculados de forma inextricable, pero ¿cuál surgió primero en la noche de los tiempos? ¿Y de qué servía el uno sin el otro?
Una investigación bioquímica que imita las condiciones de los sedimentos del eón Arcaico (en los albores de la vida en la Tierra, hace de 4.000 a 2.500 millones de años atrás) muestra que dos rutas metabólicas (cadenas de reacciones químicas, o la cocina de la célula) ya funcionaban entonces igual que ahora, dentro de cada una de nuestras células. Tanto en la era Arcaica como hoy mismo, esas rutas responden al entorno, encendiéndose o apagándose en respuesta a la acidez y a los niveles de hierro. Es un fuerte indicio de que el metabolismo es anterior a las enzimas (proteínas con actividad catalítica) que lo ejecutan hoy. Y también, proponen los autores, a los genes que contienen la información para fabricar esas enzimas.
Tanto en la era Arcaica como hoy mismo, las rutas metabólicas responden al entorno, encendiéndose o apagándose en respuesta a la acidez y a los niveles de hierro
Una de las implicaciones más extraordinarias del trabajo de Markus Keller y Markus Ralser, del Centro de Biología de Sistemas de la Universidad de Cambridge, y sus colegas, que se presenta en Science Advances, es que llevamos dentro de cada una de nuestras células un testigo de la Tierra primitiva, como un trozo del pasado remoto: un sistema complejo y autoconsistente que, posiblemente, empezó a funcionar antes de la invención de la primera bacteria del planeta. Más aún: una invención que fundamentó la evolución de la primera bacteria. Un invento tan brillante que 3.000 millones de años de evolución no han podido superar. Da vértigo. Casi da hasta asco.
La máquina del tiempo de Keller y Ralser se basa, de manera paradójica, en la tecnología biológica más avanzada, la metabolómica. Si la genómica es el estudio simultáneo de todos los genes, y la proteómica el de todas las proteínas. La metabolómica lo es de todos los metabolitos, las moléculas simples (como la glucosa, la ribosa o el oxalato) que le sirven a toda célula para cocinar todo el resto de sus componentes, como los carbohidratos, las grasas, las proteínas y los genes.
ampliar fotoUna de las reacciones del metabolismo primitivo; a la izquierda, a bajo pH se forma ribosa, un componente de los genes; a la derecha, a alto pH se forma eritrosa, precursor de las proteínas.MARKUS KELLER
Los científicos de Cambridge se han centrado en dos de las rutas esenciales de ese metabolismo central que ocupa el centro de la cocina celular de todas las especias vivas. Se trata de la glucolisis y el ciclo de las pentosas fosfato, dos cadenas de reacciones enzimáticas que han torturado a los estudiantes de biología durante el último siglo. Convierten los azúcares como la glucosa (la comida) en energía (la gasolina), y también aportan la materia prima para construir muchos otros componentes celulares.
La vida no podría haber surgido en el universo joven, poco después del Big Bang. Porque del Big Bang solo salieron los elementos más simples, el hidrógeno y el helio, y los sistemas biológicos necesitan átomos más pesados, como el carbono y el nitrógeno, y algunos mucho más pesados, como los metales que catalizan las reacciones esenciales. Entre estos últimos, el más importante durante el eón Arcaico en que evolucionó la vida primitiva era el hierro (concretamente el hierro ferroso, por oposición al hierro férrico, más conocido como óxido en el lenguaje común).
Los científicos de Cambridge se han centrado en la glucolisis y el ciclo de las pentosas fosfato, dos cadenas de reacciones enzimáticas que han torturado a los estudiantes de biología durante el último siglo
Y es a este hierro (ferroso) al que responden los ciclos metabólicos de los investigadores de Cambridge. El hierro cumplía en aquella noche de los tiempos la función que hoy tienen las enzimas metabólicas, las nanomáquinas de gran complejidad que catalizan hoy esas mismas reacciones. Pero que, como atavismo del pasado remoto, siguen conservando en sus centros activos, o núcleos lógicos, el mismo metal, y en el mismo estado de oxidación (ferroso) que entonces.
Hoy hace falta un gen para fabricar un catalizador (una enzima). Entonces solo hacía falta comerse el hierro del océano circundante. Sí, puede que la vida fuera más fácil en el pasado. Pero también era menos interesante.
Más aún, nuestros procesos metabólicos centrales, los que operan en nuestras neuronas para alimentarlas de energía y materiales de construcción, siguen revelando cierta capacidad de auto-sostenimiento que no depende de las enzimas codificadas por los genes, sino del mero hierro (ferroso) que las antecedió en ese papel.
No hemos cambiado tanto en los últimos 3.000 millones de años. Al menos no tanto como en los últimos 10.
Las niñas, gemelas nacidas hace “varias semanas”, cuentan ahora con una modificación que supuestamente las protege contra el virus del sida, según el genetista He Jiankui
Un científico chino, He Jiankui, y su equipo, afirman haber creado los primeros bebés modificados genéticamente. Los bebés, Lulu y Nana, dos niñas nacidas hace “varias semanas”, se encuentran en perfecto estado de salud, asegura el genetista, He Jiankui, que utilizó la técnica de edición de genes conocida como CRISPR para mutar un gen y hacer a las pequeñas resistentes contra el virus causante del sida.
La polémica afirmación de He, investigador de la SUSTech (Southern University of Science and Technology of China) en Shenzhen, no ha podido ser contrastada. La investigación no se ha publicado en ninguna revista científica especializada, donde debería haberse sometido al análisis de otros expertos. Y las autoridades científicas de Shenzhen, según el periódico Beijing News, afirman que nunca recibieron la solicitud de permiso necesaria para llevar a cabo la prueba, por lo que han abierto una investigación.
La propia SUSTech se ha declarado «profundamente conmocionada» por este anuncio y ha precisado que He se encuentra en excedencia desde febrero. Su investigación no se comunicó a la Universidad ni a su Departamento, el de Biología, que «desconocían este proyecto de investigación y su naturaleza», ha indicado el centro académico en un comunicado. El Comité Académico del departamento «cree que la conducta del doctor He Jiankui al usar CRISPR/Cas9 para editar embriones humanos ha violado gravemente la ética y los códigos de conducta académicos».
La Universidad establecerá un comité independiente para investigar este incidente y dará a conocer sus resultados al público, señala el comunicado.
ASÍ FUNCIONA LA TÉCNICA CRISPR DE MODIFICACIÓN GENÉTICA DEL ADN
Fuente: Elaboración propia. DAVID ALAMEDA – EL PAÍS
En un vídeo colgado en YouTube, un sonriente He explica desde un laboratorio que “dos encantadoras pequeñas gemelas chinas, Lulu y Nana, han nacido en las últimas semanas en excelente estado de salud, para alegría de su madre, Grace, y de su papá, Mark”. El padre, precisa He, es portador del virus de inmunodeficiencia humana (VIH), causante del sida, y nunca pensó que podría procrear.
Según cuenta el experto, que se encuentra esta semana en Hong Kong para participar en unas jornadas sobre la ética de la manipulación genética, las niñas fueron concebidas mediante inseminación artificial. Tras la fecundación, el equipo científico inyectó reactivos CRISPR, una especie de tijeras moleculares de precisión, en el embrión para inactivar el gen CCR5. El fin era modificar el gen que el virus utiliza como puerta para introducirse en el sistema inmunológico humano.
«Si es cierto, este experimento es monstruoso. Los embriones estaban sanos, sin enfermedades conocidas. La edición genética en sí misma es experimental y todavía está asociada con mutaciones no buscadas, capaces de causar problemas genéticos en etapas tempranas y más tardías de la vida, incluido el desarrollo de cáncer» afirma Julian Savulescu, profesor de la Universidad de Oxford
A lo largo del desarrollo de los embriones, primero en laboratorio y después implantados en el útero de su madre, los expertos comprobaron varias veces, secuenciando el código genético de las criaturas, que todo se desarrollaba como debía y las niñas no presentaban más mutaciones que la prevista. “Ningún otro gen presentó cambios”, asegura He. La comprobación volvió a repetirse tras el nacimiento, anunciado originalmente en una entrevista en exclusiva con la agencia AP y en un artículo en la revista MIT Technology Review.
Según declara a AP, los padres de Lulu y Nana no son los únicos que se han sometido a sus pruebas. Otras seis parejas, donde el varón es seropositivo, también han aceptado el programa, lo que abre la posibilidad de que las dos niñas no sean las únicas modificadas genéticamente.
El genetista, formado en Estados Unidos y retornado a China como parte de un programa para atraer a los talentos educados en el exterior, asegura que es consciente de la polémica que su iniciativa va a despertar. Pero, asegura, no le parece que presente problemas éticos. Lo único que ha hecho, dice, es “abrir una igualdad de oportunidades para tener familias sanas”.
La universidad se ha declarado «profundamente conmocionada» por este anuncio y ha precisado que He se encuentra en excedencia desde febrero
Y las críticas ya han empezado a llover. La prueba hubiera sido imposible bajo la legislación estadounidense e ilegal bajo las normas europeas. Pero en China las regulaciones no son tan estrictas. Este país ya fue el primero en modificar genes de embriones humanos (no viables) y de monos con CRISPR. Una directiva ministerial de 2003 prohíbe la implantación para embarazo de embriones humanos modificados genéticamente, pero es solo una directiva, no una ley.
El profesor Julian Savulescu, director del Centro Uehiro de Ética Práctica de la Universidad de Oxford, asegura a la agencia Science Media Centre que “si es cierto, este experimento es monstruoso”. “Los embriones estaban sanos, sin enfermedades conocidas. La edición genética en sí misma es experimental y todavía está asociada con mutaciones no buscadas, capaces de causar problemas genéticos en etapas tempranas y más tardías de la vida, incluido el desarrollo de cáncer”. El experto también recuerda que ya existen maneras mucho más efectivas de prevenir el sida, incluido el sexo con protección, e incluso si se contrae el síndrome, hoy día existen tratamientos efectivos. “Este experimento expone a niños normales y sanos a riesgos de la edición genética a cambio de ningún beneficio necesario real”.
Según Savulescu, el experimento “contradice décadas de consenso ético y directrices sobre la protección de los participantes humanos en pruebas de investigación”. Los bebés resultantes de las pruebas de He “se están usando como cobayas genéticas. Eso es una ruleta rusa genética”.
He, por su parte, recuerda las críticas que llovieron en torno al nacimiento de Louise Brown, la primera niña concebida mediante fertilización in vitro (FIV). Su técnica, sostiene, es “otro avance de la FIV” que solo se aplicará a un reducido número de familias afectadas por una enfermedad.
En esta imagen tomada en octubre, dos investigadores del laboratorio de He Jiankui.Mark SchiefelbeinAP
“No se trata de crear bebés de diseño, solo un niño sano”, asegura. No busca “mejorar la inteligencia, cambiar el color de ojos, la apariencia ni nada similar. No se trata de eso”. Según He, su método “puede ser la única manera de curar alguna enfermedad”.
“Entiendo que mi trabajo será controvertido, pero creo que las familias necesitan esta tecnología, y estoy dispuesto a aceptar las críticas”, señala He, que destaca que él mismo es padre de dos hijas. “No puedo pensar en un regalo más sano ni más bello para la sociedad que dar a una pareja la oportunidad de empezar una familia llena de amor”.
En la página web de su laboratorio, He asegura que su equipo y él han trabajado «durante varios años» editando los genomas de ratones, monos y embriones humanos inviables. En esa página incluye traducciones al inglés de los formularios para pedir el consentimiento de las parejas voluntarias que participan en el experimento, así como el permiso del comité ético del Hospital HarMoniCare de Mujeres y Niños en Shenzhen. «Estamos muy interesados en implicarnos con comunidades de pacientes y reguladores para debatir cómo definir, dirigir y restringir el uso ético de la cirugía genética en etapas tempranas de la vida».
«No usamos la edición genética para eliminar enfermedades en humanos porque todavía no sabemos hacerlo suficientemente bien», explicaba recientemente en un artículo en EL PAÍS ala investigadora Susana Balcells. «Para hacer esas modificaciones genéticas, es decir, que las personas puedan ir a su consulta de reproducción asistida y pedir que les hagan una intervención genética para tener hijos sin enfermedades, aún no tenemos los conocimientos que lo hagan de forma suficientemente eficaz y suficientemente segura», añadía.
En Pekín, el profesor de genética del desarrollo José Pastor, director de laboratorio en la Universidad Tsinghua -una de las más prestigiosas de China- , señalaba que «el primer problema ético es el de editar la línea germinal, los bebés de diseño. A los occidentales nos parece como poco socialmente peligroso… Es algo sobre lo que los científicos tienen una moratoria mundial, pero que iba a acabar pasando de todas formas, por lo menos dentro de ciertos parámetros, y para los chinos puede que no suponga un dilema moral tan grande. El segundo problema, sobre el que no hay opiniones o diferencias culturales que valgan, son los enormes riesgos para los recién nacidos, que es algo que escandaliza también a los biólogos chinos».
Los científicos chinos también han arremetido contra el experimento de He. En un comunicado firmado por 122 expertos, se reclama una investigación sobre el asunto, que tachan de «locura». «Esta tecnología podría haberse probado desde hace mucho tiempo, pero los biólogos no lo hacen ni quieren hacerlo por la incertidumbre de provocar mutaciones no buscadas, otros graves riesgos y problemas éticos», sostienen. La prueba, según estos expertos, «representa un duro golpe a la reputación mundial y el desarrollo de la investigación biomédica en China. También es extremadamente injusta contra la inmensa mayoría de académicos chinos que se esfuerzan en sus investigaciones científicas y en la innovación, y respetan las líneas éticas».
Intereses comerciales
“Hay que mantener el escepticismo y asumir que todavía no sabemos si esto que nos cuentan ha ocurrido”, opina por su parte Lluís Montoliu, un investigador del Centro Nacional de Biotecnología que utiliza la técnica CRISPR para crear ratones con enfermedades raras similares a las humanas. “Parece más un anuncio de algunas de las empresas de este investigador, que tiene compañías y por lo tanto tiene intereses al respecto, más que una comunicación científica”, señala, según informa Manuel Ansede.
Montoliu recuerda que el experimento con las niñas chinas sería absolutamente ilegal en España y en muchos otros países, incluso en aquellos que abogan por una aplicación terapéutica de la edición genética, como EE UU y Reino Unido. “Es una aplicación de mejora genética. No se trata de curar una enfermedad que tengan subyacente o una enfermedad que puedan desarrollar a lo largo de su vida, sino que se trata de prevenir. Estamos mejorando a esa persona”, advierte el experto.
“La edición del genoma es una herramienta muy poderosa con grandes beneficios, y todo el mundo en este campo sabe ya que es posible hacerlo, pero eso no lo convierte en aceptable. En esta era del amanecer de las tecnologías genéticas es absolutamente esencial que la aplicación de estas tecnologías tenga una aprobación mucho más amplia», asegura Paul Freemont,investigador del Imperial College de Londres, a Science Media Centre.
El riesgo de tumores
Daniel Mediavilla
En junio de este año, la revista Nature Medicine publicó dos artículos en los que se señalaban los riesgos asociados a CRISPR, uno liderado por un equipo de la farmacéutica Novartis en Boston (EE UU) y otro por investigadores del Instituto Karolinska sueco. En ambos se señala que la aplicación de CRISPR-Cas9 en células humanas puede facilitar la aparición de tumores. La explicación estaría en la función de una proteína clave en el buen funcionamiento de nuestro organismo.
P53 actúa como un guardián que vigila las roturas que se producen continuamente en el ADN para que las células no crezcan sin control y provoquen tumores. Lo que se hace con CRISPR-Cas9 es, desde el punto de vista de este guardián, una agresión que pone en peligro la estabilidad del genoma, y por eso la proteína dificulta los cambios que se quieren introducir con esta técnica en las células, deshaciendo el cambio o destruyendo la célula. Lo que observaron los investigadores es que si se aplica la edición genética a un grupo de células, las que por algún motivo tienen desactivado el P53 se modifican con más facilidad. Por eso, entre las células reparadas por CRISPR habría muchas con el p53 estropeado y si se trasplantasen a un paciente, como se hace en las terapias génicas para enfermedades hereditarias, esas células podrían provocar cáncer.
Los estudios no decían que sea imposible modificar una célula con P53 funcional pero sí indican que el proceso es menos eficiente de lo esperado y que una vez corregido el defecto genético habría que aplicar nuevas pruebas para comprobar que el guardián del genoma sigue activo.
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