sábado, 26 de mayo de 2007

La secuenciacion del genoma humano cambiara la medicina

Los científicos estudian el significado exacto de los 3.000 millones de letras de ADN identificadas y su papel en la aparición de enfermedades. Francis Collins fija un plazo de «15 ó 20 años» para la revolución de las terapias.

La secuenciación del genoma humano se completó en 2003 después de años de trabajo y un tenso pulso entre la iniciativa privada y el proyecto público internacional que al final triunfó. Ahora la comunidad científica trata de desentrañar el significado exacto de los 3.000 millones de letras de ADN identificadas y su papel en el funcionamiento del organismo y en la aparición de enfermedades. Las consecuencias prácticas de este hito científico «están aún por llegar», ha asegurado Francis S. Collins, uno de los artífices del Proyecto Genoma Humano. Cuando lo hagan, en un plazo aproximado de 15 ó 20 años, revolucionarán multitud de tratamientos «y el mismo ejercicio de la medicina».

Collins, médico y genetista, fue la principal referencia estadounidense en el consorcio internacional convocado para secuenciar el genoma humano y, como tal, premio Príncipe de Asturias de Investigación Científica y Técnica 2001. Hoy dirige el Instituto de Investigación del Genoma, desde el que ahonda en las repercusiones médicas y biológicas de la secuencia del ADN.

La carrera por descifrar el genoma humano y todas sus implicaciones no ha hecho sino empezar, indica Collins. «Tenemos el manual de instrucciones y estamos empezando a leerlo, porque está escrito en un idioma raro de sólo 4 letras». En la actualidad opera el proyecto piloto 'Enciclopedia de los Elementos del ADN', ENCODE, con participación de 45 laboratorio de todo el mundo, uno de ellos en Barcelona. «Ha analizado un 1% del genoma secuenciado, pero está preparado para ampliar y trabajar con los 3.000 millones de letras del ADN».

Dado que casi todas las dolencias humanas arrancan de factores genéticos, conocer bien el genoma humano tendrá «enormes implicaciones médicas y terapéuticas», pero también sociales, éticas e incluso políticas.

«Se puede utilizar el genoma y la genética para curar el cáncer, y lo haremos algún día. Pero también puede utilizarse para mejorar el rendimiento deportivo, o la inteligencia, por ejemplo». Existe ya un intenso debate internacional sobre los usos no médicos de la genética, y también sobre las diferencias y las desigualdades que puede acentuar entre ricos y pobres, entre quienes tengan acceso a determinados tratamientos y los que queden excluidos de ellos.

Alerta además del frecuente uso «fraudulento de la genética en el mercado». A menudo, las pruebas que se ofrecen por internet para averiguar el perfil genético del paciente o el riesgo de determinadas enfermedades, no están homologadas ni garantizan resultados. «Son un timo».

martes, 15 de mayo de 2007

El reloj biologico de los hombres

Fotomontaje de espermatozoides en movimiento- AGESiempre se ha dado por sentado que los hombres carecen de reloj biológico por lo que respecta a la fertilidad y la posibilidad de tener hijos normales. A diferencia de las mujeres, pueden tener hijos a cualquier edad. Pero cada vez hay más pruebas que cuestionan esta suposición, e indican que a medida que los hombres envejecen, afrontan un riesgo cada vez mayor de engendrar hijos con anormalidades.

Hasta ahora, los problemas conocidos más habituales con una edad paterna avanzada eran tan inusuales que han recibido una escasa atención. Los estudios más nuevos son alarmantes porque han hallado índices superiores de trastornos comunes -incluidos el autismo y la esquizofrenia- en la descendencia de hombres de 45 a 50 años. Varios estudios también indican que la fertilidad masculina puede disminuir con la edad.

Harry Fisch"Lógicamente, existe una diferencia entre hombres y mujeres; las mujeres sencillamente no pueden tener hijos a partir de cierta edad", afirma Harry Fisch, director del Male Reproductive Center del New York-Presbyterian Hospital y autor de The Male Biological Clock. "Pero no se puede garantizar a todos los hombres que todo va a ir bien", añade Fisch. "La fertilidad disminuirá en el caso de algunos, otros mantendrán su fertilidad pero no en la misma medida, y existe un mayor riesgo de anormalidades genéticas".

Es un tema delicado. La "edad materna avanzada" está en la frontera de los 35 años. Pero el concepto de "edad paterna avanzada" está poco claro. Muchos expertos son escépticos sobre los últimos hallazgos, y los médicos no parecen tener prisa en establecer directrices de edad o perímetros de seguridad para posibles padres, y se conforman con la vaga advertencia de que cuanto antes mejor.

"El problema es que ahora mismo los datos son muy escasos", dice Larry Lipschultz, especialista en esterilidad masculina y ex presidente de la American Society for Reproductive Medicine. "No creo que haya consenso sobre cuál debería ser el consejo". Y muchos hombres mantienen su fertilidad, comenta Rebecca Z. Sokol, presidenta de la Society of Male Reproduction and Urology.

"En varones de más de 40 o 50 años, se da un declive en la cantidad de esperma que producen, y puede que haya una disminución de la cantidad de testosterona", afirma Sokol. Pero en general, "el esperma todavía puede desempeñar su labor". Sin embargo, otros afirman que debería haberse prestado atención a la fertilidad masculina hace mucho tiempo.

Los análisis de muestras de esperma de hombres sanos han descubierto cambios a medida que envejecen, entre ellos, una fragmentación cada vez mayor del ADN, y algunos estudios realizados fuera de EE UU apuntan a unos índices crecientes de ciertos cánceres en hijos de padres mayores.

Hace décadas que los genetistas son conscientes de que el riesgo de ciertos defectos raros de nacimiento aumentan con la edad del padre. Uno de los más estudiados es una forma de enanismo conocida como acondroplasia, pero la lista también incluye neurofibromatosis; el síndrome de Marfan, una alteración de los tejidos conectivos; anormalidades craneales y faciales como el síndrome de Apert; y muchas otras enfermedades y anormalidades.

Algunos estudios indican que el riesgo de mutaciones esporádicas de un gen puede ser de cuatro a cinco veces mayor en los padres de 45 años o más, en comparación con los padres que rondan la veintena. Se calcula que tener un padre mayor aumenta el riesgo de defectos de nacimiento en un 1%, con respecto a un riesgo de defectos de nacimiento por antecedentes del 3%.

Incluso los nietos pueden correr un mayor riesgo de padecer algunas afecciones que no se manifiestan en la hija de un padre de edad avanzada, según el American College of Medical Genetics. Éstas incluyen distrofia muscular de Duchenne, ciertos tipos de hemofilia y síndrome de X frágil.

Un estudio reciente sobre el autismo suscitó atención por sus sorprendentes hallazgos sobre una enfermedad desconcertante. Los investigadores analizaron una amplia base de datos militar israelí para determinar si existía una correlación entre la edad paterna y la incidencia del autismo y enfermedades relacionadas. Descubrió que los hijos de hombres que habían sido padres a los 40 años o más tenían unas posibilidades 5,75 veces mayores de padecer autismo que los niños cuyos padres eran menores de 30 años.

Un estudio sobre la esquizofrenia descubrió que el riesgo de enfermedad se duplicaba entre los hijos de padres que rondaban los 50 años, en comparación con los hijos de padres de menos de 25 años, y casi se triplicaba en hijos de padres de 50 años o más.

Según Fisch, unos hábitos sanos, practicar deporte de manera habitual y una dieta equilibrada pueden ayudar a conservar la fertilidad. Desaconseja el tabaco, los esteroides anabólicos y los baños calientes, que pueden dañar el esperma. Si le presionaran, dice, "le diría a la gente que si va a tener hijos, lo haga más pronto que tarde. Ocurra lo que ocurra", añade, "el reloj biológico sigue corriendo".

lunes, 14 de mayo de 2007

La Teoria del Equilibrio Puntuado

Stephen Jay GouldTeoría del campo de la evolución biológica propuesta por Niles Eldredge y Stephen Jay Gould en 1972. Lo específico de la teoría del equilibrio puntuado tiene que ver con el tempo con el que las especies evolucionan. Según Eldredge y Gould, durante la mayor parte del tiempo de existencia de una especie ésta permanecería estable o con cambios menores (periodos de estasis), acumulándose cambio evolutivo durante el proceso de especiación (formación de una especie nueva), que sería una especie de revolución genética breve en términos geológicos. No se discute el carácter gradual del cambio evolutivo, sino que se niega la uniformidad de su ritmo.

Darwin era un estricto seguidor de este lema: "Natura non facit saltum", la frase latina, atribuida a Linneo, mantiene que la naturaleza no da saltos. A pesar de que el registro fósil de la época no ofrecía apoyo alguno al cambio gradual. Darwin argumentaba que el registro fósil era imperfecto e incompleto: vemos los cambios abruptos porque nos faltan los pasos intermedios.

En las últimas décadas, Niles Eldredge y Stephen Jay Gould se han esforzado en argumentar que la teoría moderna de la evolución no tiene necesidad del gradualismo, y es éste el que se debe abandonar, no el darwinismo.

Charles DarwinEn su caso, la argumentación se refiere a la variación morfológica, y no a la molecular. Mientras que los neutralistas mantienen que el ritmo de evolución es más regular de lo que admite la teoría sintética, los puntualistas sostienen que el ritmo de evolución morfológica es menos regular de lo que esa hipótesis requiere. Los puntualistas niegan que el registro fósil sea incompleto. Sostienen que la aparición súbita de nuevas especies fósiles refleja que su formación se sigue a través de explosiones evolutivas, después de los cuales la especie sufrirá pocos cambios durante millones de años.

Parte de esa aparente persistencia del registro puede ser consecuencia del fenómeno llamado evolución en mosaico, descrito por primera vez por Sir Gavin de Beer: el ritmo de cambio de las diferentes partes de un organismo no es uniforme en el transcurso de la evolución.

La teoría del equilibrio puntuado no sólo se refiere al ritmo de la evolución, sino también a su curso. Eldredge y Gould postulan que la anagénesis (los cambios morfológicos experimentados por un mismo linaje) y la cladogénesis (la división de una especie en dos) están relacionadas causalmente. Mantienen que se da una breve aceleración del cambio morfológico precisamente cuando una población de censo reducido diverge de su especie original para formar otra nueva. La noción contraria, que los puntualistas atribuyen a la teoría sintética, consiste en que el cambio morfológico gradual lleva consigo su división en razas y subespecies mucho antes de que pueda afirmarse que han surgido especies nuevas.

En realidad, el cambio evolutivo sigue estos dos patrones, y otros muchos. El cambio morfológico y la aparición de mecanismos de aislamiento reproductor son fenómenos diferentes que pueden darse al mismo tiempo o por separado.

En palabras del propio Gould, en su libro de ensayos "El pulgar del panda", responde a la pregunta de qué debería mostrar el registro fósil. Las especies deberían resultar estáticas en su territorio porque nuestros fósiles son los restos de grandes poblaciones centrales. En cualquier área local habitada por antecesores, una especie descendiente debería aparecer súbitamente por migración de la región periférica en la que evolucionó. En la propia zona periférica podríamos encontrar evidencias de la especiación, pero tan buena fortuna resultaría marcadamente infrecuente dada la velocidad a la que se produce el evento en una población tan pequeña. Así pues, el registro fósil es una fidedigna representación de lo que predice la teoría evolutiva, y no un pobre vestigio de lo que realmente haya ocurrido.

Eldredge y Gould llamaron a este modelo el de equilibrios puntuados. Las estirpes cambian poco durante la mayor parte de su historia, pero ocasionalmente esta tranquilidad se ve puntuada por rápidos procesos de especiación.

Gould también aclara en este mismo libro que no pretende mantener la verdad única del cambio puntuacional, sino ofrecer otras alternativas al cambio evolutivo. Como él dice, el gradualismo funciona bien en ocasiones.

jueves, 10 de mayo de 2007

Enciclopedia de especies vivas en la Red

Créditos: Encyclopedia of Life -- http://www.eol.orgEl proyecto incluirá descripciones, imágenes, mapas, vídeos... de los casi dos millones de especies vivas del Planeta; así como avistamientos de aficionados, enlaces y publicaciones del ramo. Uno de los grupos que más se beneficiará será la comunidad científica de los países en desarrollo.

En 2008, Internet contará con una nueva página Web: la 'Enciclopedia de la Vida'. Este ambicioso proyecto pretende publicar en la Red información básica, fotografías, mapas e incluso sonidos de los 1,8 millones de especies vivas del Planeta conocidas actualmente. Se trata, en definitiva, de una extensa base de datos con una curiosa particularidad: el concepto 'wiki' en el que se basa.

Según este sistema, una serie de voluntarios construyen la 'Enciclopedia de la Vida' introduciendo en los editores de ésta la información que quieran compartir. Ya existen en la Red páginas similares, como la 'Wikipedia', que funcionan con este mismo sistema de 'solidaridad'.

Ante esto, Jim Edwards, director ejecutivo de la 'EOL' ('Enciclopedia de la Vida') advierte "que el sistema tendrá una serie de particularidades para evitar los problemas que ha tenido la enciclopedia virtual 'Wikipedia' a la hora de verificar la información que contiene".

"No todo el mundo podrá introducir la información" —continúa Edwards— "Estamos desarrollando un programa de agregación moderno para recoger la información ya existente en las bases de datos de todo el mundo. Luego un grupo de científicos le dará la forma final".

El responsable de la página anticipa que uno de los grupos que más se beneficiará será la comunidad científica de los países en desarrollo. "Un científico en un país en desarrollo no tendrá que recurrir a los datos almacenada en la biblioteca de un país desarrollado para acceder a la información que necesita".

El equipo que elabora la 'EOL', compuesto por entre 15 y 20 personas, está trabajando en el desarrollo del programa del que se esperan las primeras páginas a principios de 2008. Para ver un adelanto de lo que la 'Enciclopedia de la Vida' colgará el próximo año, ya puede visitarse su página Web.

La financiación del proyecto corre a cargo de fundaciones como la MacArthurSloan (que han aportado 12,5 millones de dólares para cubrir los gastos iniciales), la Universidad de Harvard, el Museo Field de Chicago, el Laboratorio de Biología Marina de Massachusetts, el Consorcio de la Biblioteca Heritage de Biodiversidad, el Jardín Botánico de Missouri y el Atlas de la Australia Viviente.

martes, 8 de mayo de 2007

Biodiversidad de ida y vuelta

Richard Muller (izquierda) y Robert Rohde

Un completo análisis de los registros fósiles de animales marinos pertenecientes a los últimos 542 millones de años ha revelado que la biodiversidad parece aumentar y descender en misteriosos ciclos de 62 millones de años, sin que se sepa exactamente por qué.

El trabajo de investigación ha sido realizado por científicos del Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) y de la University of California en Berkeley.

Richard Muller, físico del Berkely Lab, junto a Robert Rohde, descubrieron el ciclo de 62 millones de años después de crear una versión informática de una base de datos compilada por Jack Sepkoski de la University of Chicago. Se trata de la más completa referencia disponible para el estudio de la biodiversidad y las extinciones.

Muller y Rohde definieron la diversidad fósil como el número de géneros vivos diferentes existentes en cada momento determinado. Identificaron 36.389 géneros, de los cuales hicieron un seguimiento completo de su historia a lo largo del tiempo. Utilizando un formato cronológico, pudieron apreciar claramente los ciclos de biodiversidad que se han sucedido durante los últimos 542 millones de años.

Trilobite de 400 millones de años (imagen de Oxford University)Aún no han explicado de dónde procede el ciclo de 62 millones de años. Se han mencionado hasta 14 posibles causas geofísicas y astronómicas, pero no se ha probado nada. Muller sospecha que hay algún mecanismo astrofísico responsable de la citada periodicidad. Por ejemplo, la perturbación de la nube de cometas de Oort, por el paso periódico del sistema solar a través de determinadas nubes moleculares, u otra estructura de fuerte influencia gravitatoria.

Rohde prefiere un mecanismo geofísico, como erupciones volcánicas masivas, desencadenadas por la elevación periódica de material caliente procedente de cerca del núcleo terrestre.

Los dos científicos descubrieron también que algunos organismos parecen inmunes al ciclo, mientras que otros son excepcionalmente sensibles a él. Por ejemplo, corales, esponjas, artrópodos y trilobites lo siguen, mientras que los peces, caracoles y otros no lo hacen.

Parece que existe un segundo ciclo más largo, de unos 140 millones de años, del cual sólo se hallaron cuatro oscilaciones en los últimos 542 millones de años. Quizá se trate de fenómenos casuales, pero si es real, podría estar relacionado con el ciclo de 140 millones de años de las Eras Glaciales.

lunes, 7 de mayo de 2007

Biologia del envejecimiento celular

Telómeros

La comprensión de los mecanismos precisos por los cuales ocurre el envejecimiento es uno de los grandes problemas aún no resueltos por la biología moderna. Esto es debido quizás a que se trata de un proceso extremadamente complejo que involucra distintos tipos de células e interacciones celulares y que resulta a su vez de la suma de muchos factores, internos y externos al organismo.

Todas las células del cuerpo, a excepción de las gametas sexuales, se multiplican por división mitótica. En este proceso, cada célula duplica su material genético y lo distribuye en las dos células hijas, que son, al menos en teoría, genéticamente idénticas a la célula madre. Sin embargo, si cultivamos células in vitro, el número de veces que pueden multiplicarse es limitado y no supera las 40 a 60 divisiones. Lo que ocurre es que en determinado momento las células dejan de dividirse e ingresan en un estado irreversible denominado senescencia, en el cual no pueden volver a multiplicarse y que inevitablemente las lleva a la muerte.

El reloj mitótico: Los estudios que se han realizado muestran que el momento en el cual la célula ingresa al estado de senescencia no depende de un tiempo cronológico o metabólico sino del número de divisiones celulares que han tenido lugar. Cuando se estudiaron más precisamente algunos de los elementos que cambian de generación en generación en estas líneas celulares se observó que un parámetro crítico para que la célula entre en estado de senescencia es la longitud de los telómeros.

Los telómeros: Los telómeros son las regiones de los extremos de los cromosomas y están compuestos de secuencias repetitivas de ADN que no codifican para ningún gen en particular. Una de sus funciones esenciales es la de proteger al resto del cromosoma de la degradación y de la unión de los extremos del ADN entre sí por enzimas reparadoras. Si bien la célula duplica su ADN previamente a la división no es capaz de copiar la totalidad de la secuencia del telómero y, como resultado, el telómero se hace más corto en cada replicación, perdiéndose alrededor de 50 a 200 nucleótidos en cada ciclo de división celular.

El desgaste del telómero con la sucesión de ciclos celulares, impide su función protectora, con lo que el cromosoma se hace inestable, aparecen errores en la segregación durante la mitosis, anomalías genéticas y diversos tipos de mutaciones. Las células que presentan estos defectos, no sólo son incapaces de duplicarse, sino que dejan de ser viables, activándose los procesos de muerte celular programada.

La telomerasa: Sin embargo, en el caso de las células germinales y embrionarias, de las que el organismo no puede prescindir, existe una enzima específica, la telomerasa, que es capaz de restaurar la secuencia del telómero. De hecho, cuando se modifican genéticamente células que no sintetizan la telomerasa para que lo hagan, estas células se dividen un 50 % más que las células que no expresan esta enzima. Esto apoya fuertemente la teoría de que es la longitud de los telómeros el determinante para ingresar en el estado de senescencia.

Si bien es aún desconocido el mecanismo por el que la célula detecta el acortamiento de los telómeros y el sistema de señales que las lleva a la muerte, no cabe duda que estos resultados van a incidir directa e indirectamente en el desarrollo de la investigación aplicada, la industria farmacéutica y la medicina.