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Crímenes con rigor químico: los venenos de Agatha Christie

Por Pilar Goya (CSIC), José Elguero (CSIC) y Pascual Román (UPV/EHU)*

Agatha Christie, veneno, talio, arsénico

La escritora británica Agatha Mary Clarissa Miller, más conocida como Agatha Christie, en una imagen de archivo. / Wikipedia

En las novelas de Agatha Christie (1890-1976) se puede morir de muy diversas formas, pero el veneno era sin duda su arma preferida, ya fuese un solo elemento químico o complejas sustancias naturales. La escritora plasmó en su obra los conocimientos de química que había adquirido en las dos guerras mundiales, al trabajar como enfermera en los dispensarios de los hospitales de Torquay y del University College de Londres, una experiencia que ayudó a que los protagonistas de sus historias fueran asesinados con mucho rigor químico.

En un libro sobre ella escrito por Kathryn Harkup, titulado A is for arsenic: the poisons of Agatha Christie, su autora analiza las novelas en las que el agente homicida es un veneno.

Agatha Christie se basaba generalmente en datos lo más exactos posibles en términos de disponibilidad y trazabilidad de sus venenos, que conocía bien por su trabajo en la farmacia. Hay que recordar que algunos elementos tóxicos como el arsénico y el talio estaban presentes en determinadas for­mulaciones médicas en los primeros años del siglo XX.

El elemento que más aparece en sus novelas es el arsénico, “el veneno de los reyes y el rey de los venenos”. Ocho personajes de cuatro novelas y de cuatro cuen­tos cortos mueren por ingerirlo. El arsénico es conocido como veneno desde la Antigüedad, aunque en realidad el agente letal no es el elemento puro, sino el trióxido de arsénico, que se absorbe más fácilmente por el organismo. Este compuesto no se disuelve en agua fría, pero sí en agua caliente, lo que lo hace muy apto para ser camuflado en infusiones.

Diversas traduccciones de obras de Agatha Christie. / Jour~commonswiki

Diversas traduccciones de obras de Agatha Christie. / Jour~commonswiki

Cuenta la leyenda que cuando Cleopatra decidió acabar con su vida ensayó distin­tos venenos en sus sirvientas, entre ellos el arsénico, pero al final optó por la mordedura de áspid (una especie de víbora) porque le pareció una muerte menos desagradable. El en­venenamiento por arsénico fue popular durante el Renacimiento, en particular entre los Borgia. Parece ser que añadían arsénico a las entrañas de un cerdo sacrificado y lo dejaban pudrir. Esa masa se secaba y el polvo resultante, llamado “la cantarella”, se incorporaba a la comida o bebida, de forma que lo que no hacía el veneno lo remataban las toxinas del animal. Entre las ventajas de esta sustancia estaba que, sorprendentemente, era bastante insípida y que los síntomas se confundían con los del cólera o la disentería. En general, el envenenamiento por ar­sénico puede identificarse erróneamente con causas naturales. Además, en la época en la que transcurren las primeras novelas de Agatha Christie era fácil comprar compuestos de ar­sénico en el Reino Unido, como herbicidas, matarratas e incluso tónicos que contenían este elemento.

Otro elemento venenoso al que hace referencia la autora británica es el talio, que aparece en su novela El misterio de Pale Horse. El talio es conocido como el “veneno de los envenena­dores” y también produce síntomas que pueden atribuirse a causas naturales. Christie solo utiliza el talio como veneno en esta novela, que trata de una organización criminal que ofrece ase­sinatos “a demanda”. El libro dio cierta notoriedad al talio, ya que en la fecha de su publicación, 1961, esta forma de enve­nenamiento era poco conocida, si bien en la novela de Ngaio Marsh, Final Curtain, escrita en 1947, ya aparece este elemento como veneno. El misterio de Pale Horse suscitó cierta polémica, ya que se sugirió que podía haber inspirado algunos asesinatos en la vida real pero, sin embargo, su minuciosa descripción de los síntomas del envenenamiento con talio fue útil para salvar algunas vidas.

El primer caso de un envenenamiento real con talio fue el de Molly Young, ocurrido en el Reino Unido en 1962, solo unos meses después de que se publicara la novela. Graham Young, autor de este crimen y otros más, negó haber leído la novela, lo que probablemente fuera cierto, ya que Young era un verdadero experto en venenos.

A favor de la novelista está otro caso real. En 1977, después de que ella hubiera fallecido, una niña de 19 meses fue llevada a un hospital de Londres con síntomas de una enfermedad extraña. La enferme­ra Marsha Maitland, que había leído El misterio de Pale Horse, sugirió que podía tratarse de un envenenamiento con talio. Se analizaron muestras en el laboratorio forense de Scotland Yard y se encontró efectivamente la presencia de este elemento. El ori­gen parecía ser un producto utilizado por los padres para aca­bar con cucarachas y ratas, al que la niña de alguna forma había tenido acceso y había ingerido. Finalmente, la pequeña se recuperó y en el artículo que apareció en el British Journal of Hospital Medicine los autores agradecen a “Agatha Christie sus excelentes descripciones clínicas y a la enfermera por mantenerles al día con la bibliografía”.

 

* Este post se basa en varios fragmentos del libro La tabla periódica (Editorial CSIC-Los libros de la Catarata), escrito por José Elguero Bertolini, Pilar Goya Laza (ambos, investigadores del Instituto de Química Médica del CSIC) y Pascual Román Polo (Universidad del País Vasco).

¿Por qué oímos hasta con los oídos tapados?

Por Mar Gulis (CSIC)

Imagina que oyes de repente un ruido muy molesto, como una alarma a todo volumen, un pitido intenso que no cesa durante minutos o que estás en medio de una conversación bulliciosa entre varias personas. Seguramente lo primero que vas a hacer es taparte los oídos, pero te darás cuenta de que lo vas a seguir oyendo… aunque sea de una forma más leve. ¿Por qué ocurre esto?

Nuestros oídos son un laberinto para el sonido. Un laberinto dividido en tres partes: oído externo, medio e interno. El recorrido comienza cuando el sonido llega al oído externo y golpea al tímpano, haciéndolo vibrar, y esa vibración se transmite a través de la cadena de huesecillos (martillo, yunque y estribo) que se encuentran en el oído medio. Las vibraciones continúan hasta la cóclea, en el oído interno y en forma de espiral, también conocida como caracol, donde se convierten en impulsos electroquímicos que viajan hasta el cerebro, capaz de interpretar y entender a través de las terminaciones nerviosas del ganglio auditivo. Esto es lo que nos permite oír.

oído, sonido, sordera

Así lo explican la investigadora Isabel Varela Nieto, del Instituto de Investigaciones Biomédicas Alberto Sols (CSIC-UAM), y el otorrinolaringólogo Luis Lassaletta Atienza, autores del libro La sordera, de la colección ¿Qué sabemos de? (Editorial CSIC – Los Libros de la Catarata). La energía acústica se transmite desde el exterior hasta la cóclea, y toda esa cadena “proporciona una amplificación a la señal sonora de unos 35 decibelios (dB)”. Oímos, incluso aunque tengamos los oídos tapados, porque el sonido puede llegar hasta la cóclea a través de la vía ósea. De esta forma la vibración sonora se transmite a través del cráneo, que pone en marcha los líquidos del laberinto de nuestro oído.

Exposición constante al ruido: trauma acústico y la sordera del siglo XXI

La explosión de un petardo, un disparo o la música de una discoteca a todo volumen. Estos son algunos de los ruidos que si escuchas de forma intensa o prolongada podrían pasarte factura: desde provocar lesiones en el oído hasta el conocido como trauma acústico, que se produce cuando el deterioro es irreversible, señalan los investigadores. Por ello, advierten sobre una serie de factores a tener en cuenta para prevenir estos trastornos: la intensidad sonora (límite de 80 dB), el tiempo de exposición, la frecuencia de ruido (las más lesivas, comprendidas entre 2.000 y 3.000 Hz) y la susceptibilidad de cada persona.

De hecho, hay personas que por su profesión están más expuestas al ruido, incluso a más de 80 dB, como por ejemplo armeros, militares o personal de una discoteca. Sobrepasar este límite “produce de forma característica una pérdida de audición bilateral con afectación inicial en 4.000 Hz que con el tiempo afecta al resto de frecuencias”. Y peor aún, el impacto sonoro puede desembocar en hipoacusia neurosensorial –que responde a problemas en el receptor auditivo, la cóclea o en las vías nerviosas– o en acúfenos, es decir, la sensación de oír ruidos dentro de la cabeza.

El ruido es, por tanto, la principal causa evitable de sordera en el mundo. Aunque no siempre llega del exterior: el uso de dispositivos de audio a una intensidad alta durante varias horas también puede derivar en esta dolencia. Por ello, los autores destacan que “el mejor tratamiento para el trauma acústico es la prevención”, ya que todavía no existe un tratamiento específico, lo que constituye uno de los retos de la medicina del siglo XXI. De hecho, evitar el ruido puede ser una opción recomendable.

 

* Puedes leer más en el libro La sordera (Editorial CSIC – Los Libros de la Catarata), de la colección ¿Qué sabemos de?

Arte y ciencia se alían contra la contaminación urbana

Por Fernando del Blanco Rodríguez (CSIC)*

Zabol, Onitsha, Peshawar, Gwalior… Tal vez a un oído europeo no le diga mucho el nombre de estas ciudades. Sin embargo, cada una de ellas se encuentra representada en uno de los doce relojes que conforman la instalación artística conTIMEminación, que se exhibe el Centro de Investigación y Desarrollo de Barcelona (CID-CSIC). ¿Por qué?

conTIMEminacio

Pues precisamente porque estas ciudades presentan algunos de los índices de polución ambiental más altos del mundo si atendemos a los datos de la Organización Mundial de la Salud (OMS) de 2016 sobre calidad de aire y, en concreto, a los indicadores de presencia de material particulado en suspensión (PM).

Este material particulado al que alude la OMS y que es posible detectar en la atmósfera de nuestras ciudades se suele clasificar en dos grupos según el tamaño de las partículas que lo constituyen: por un lado, las partículas de diámetro aerodinámico igual o inferior a los 10 micrómetros (µm) –un micrómetro equivale a una milésima parte de un milímetro–, denominadas PM10; y, por otro, la fracción respirable más pequeña, las partículas de diámetro aerodinámico inferior o igual a los 2,5 micrómetros, a las que nos referimos como PM2,5.

El tamaño no supone la única diferencia entre ambos grupos. Las PM2,5, consideradas las más potencialmente peligrosas para la salud, se originan sobre todo en fuentes de combustión creadas por los seres humanos, como las emisiones de los motores diésel. Mientras, una parte significativa de las partículas de mayor tamaño suele ser de tipo metálico o mineral, ya sea de origen antrópico (humano) o natural.

La instalación conTIMEminación, creada por el artista Francisco Martínez Gómez, explora los problemas derivados de la presencia de estas partículas en nuestros entornos. Consta de doce relojes en funcionamiento, cada uno de los cuales ha sido inyectado con un producto metafóricamente tóxico que detendrá su mecanismo a medida que la agujas ya no sean capaces de superar la resistencia creciente e incesante de la sustancia extraña que las entorpece.

El proyecto, que cuenta con la colaboración de los investigadores del CSIC Xavier Querol y Sergi Díez, propone una reflexión en torno al volumen de contaminación al que estamos sometidos los habitantes de los núcleos urbanos y esboza el desenlace alegórico al que nos abocaría no comprender la magnitud de este riesgo.

Cada reloj representa una ciudad: Zabol (Irán), Onitsha (Nigeria), Peshawar (Pakistán), Riyadh (Arabia Saudí), Gwalior (India), Guangzhou (China), Moscú (Rusia), Estambul (Turquía), Buenos Aires (Argentina), París (París), Barcelona (España) y Lima (Perú). El artista y los investigadores matizan que la instalación no pretende reflejar los datos científicos de forma precisa, sino ilustrar la dimensión global del problema. Estas ciudades sufren significativos problemas de polución, aunque no todas presentan los indicadores más altos de contaminación.

Tendencias opuestas

“La tendencia de la calidad del aire en el mundo puede llegar a seguir evoluciones temporales opuestas en función del desarrollo económico”, explica Querol. “Mientras en Europa, Australia, EEUU, Japón y otras sociedades desarrolladas, la calidad ha mejorado drásticamente en las últimas décadas, en algunas ciudades de Irán, Pakistán, India y China se evidencia un empeoramiento muy marcado”, aclara este investigador del Instituto de Diagnóstico Ambiental y Estudios del Agua (IDAEA) del CSIC.

Concentración de material particulado con diámetro aerodinámico igual o menor a 2,5 micrómetros (PM2,5) en cerca de 3.000 áreas urbanas, 2008-2015. / Organización Mundial de la Salud, 2016

Mapa PM 10

Concentración de material particulado con diámetro aerodinámico igual o menor a 10 micrómetros (PM10) en cerca de 3.000 áreas urbanas, 2008-2015. / Organización Mundial de la Salud, 2016

El caso de España está en sintonía con el europeo. Si en 2005 en nuestro país 49 zonas incumplían la normativa para PM, en la actualidad solo lo hace una (Avilés). Esta tendencia ha reducido notablemente las muertes prematuras anuales atribuibles a la mala calidad del aire en la Unión Europea: según la Agencia Europea de Medio Ambiente, se ha pasado de una estimación de un millón de muertes al año en 1990 a otra de 400.000 en 2016.

Querol considera que “los países y ciudades más avanzados en política ambiental han asumido social y políticamente que la calidad del aire no es un tema solamente de ecologismo, sino que lo es de salud pública en primer lugar”. Sin embargo, estos avances no han servido para alcanzar metas como la estrategia europea inicial en materia ambiental. “Prueba de ello es que desde 2010 debíamos cumplir una legislación en dióxido de nitrógeno que se ha infringido ampliamente en toda la Europa urbana; o que aún no se han adoptado como normativos los valores guía para PM de la OMS, a pesar de que la primera directiva de calidad del aire en Europa establecía que esto debía hacerse en 2010”, afirma el investigador.

A su juicio, para reducir la contaminación urbana es necesario adoptar medidas que “afectan al vehículo privado y la distribución de mercancías”. En esta dirección se enfoca el proyecto europeo Airuse Life +, galardonado como el mejor proyecto `Ciudades Verdes´ de 2018 y coordinado por este especialista. La iniciativa propone una reformulación urbanística, logística y del transporte muy profunda como estrategia para conseguir reducir la contaminación del aire en nuestras ciudades.

Mientras esto pasa en Europa, conTIMEminación se pregunta si estas medidas –en caso de que se implementen– llegarán a tiempo, y si lo harán en aquellos entornos –como los de los países en desarrollo– donde sus habitantes sufren un tipo de pobreza aun escasamente contemplada como un fenómeno de desigualdad geoeconómica: la pobreza ambiental. La imposibilidad de respirar aire digno.

Zabol, Onitsha, Peshawar, Gwalior…

* Fernando del Blanco Rodríguez es bibliotecario en el Centro de Investigación y Desarrollo del CSIC.

Blockchain, tierras raras, aceleradores de partículas… El CSIC lleva la actualidad científica a la Feria del Libro

Por Mar Gulis (CSIC)

¿Sabes cómo funcionan el bitcoin y otras criptomonedas? Si quieres algunas pistas, el martes 11 de junio en la Feria del Libro de Madrid David Arroyo, Jesús Díaz y Luis Hernández presentarán su libro Blockchain. Los autores explicarán al público los entresijos de esta tecnología y sus aplicaciones en la denominada criptoeconomía.

Como cada año, investigadores e investigadoras del CSIC acudirán a esta emblemática cita para dar a conocer los últimos libros publicados en las colecciones ‘¿Qué sabemos de?’ y ‘Divulgación’ (CSIC-Catarata), que acercan la ciencia al público general. El mismo día 11, además de criptoeconomía, se hablará del futuro de la óptica; el LHC, el mayor acelerador de partículas del mundo; y las tierras raras, 17 elementos químicos omnipresentes en las sociedades tecnológicamente avanzadas y, sin embargo, poco conocidos.

El 12 de junio, la investigadora Pilar Ruiz Lapuente se ocupará de la energía oscura, del posible final “frío y estéril” del cosmos y de otras cuestiones relacionadas con la astrofísica que aborda en su libro La aceleración del universo. En la misma jornada tendrán cabida temas como la tabla periódica de los elementos químicos, el albinismo y otras mutaciones genéticas o el papel de las áreas protegidas en la sostenibilidad ambiental.

En total, el CSIC y la editorial Los Libros de la Catarata, presentarán ocho obras de divulgación a través de las intervenciones de sus propios autores.

Estas son las coordenadas

Las presentaciones se realizarán los días 11 y 12 de junio, a partir de las 12:30 horas, en el Pabellón Bankia de Actividades Culturales, situado en las proximidades de los jardines de Cecilio Rodríguez del parque de El Retiro. De acceso libre, estas citas son una oportunidad para escuchar y plantear preguntas a los protagonistas de la ciencia.

Quienes busquen actividades para público más joven, el sábado 8 de junio tienen además una cita en el Pabellón infantil. Allí, investigadores del CSIC que han participado en la obra Descubriendo la luz. Experimentos divertidos de óptica realizarán demostraciones para niños y niñas. Las sesiones, de entrada libre y una duración de 15 minutos, se prolongarán desde las 12:30 hasta las 15:00 horas.

Y si la prioridad es llevarte tu libro con dedicatoria incluida, pásate por la caseta del CSIC (número 19) o la de Los Libros de la Catarata (número 336). Durante toda la feria, los autores de las novedades editoriales estarán en firmando ejemplares.

La información de las firmas se puede consultar aquí.

De la investigación a tu casa: ¿cómo controlar el gas radón?

Por Borja Frutos Vázquez* y Mar Gulis (CSIC)

Llega el día en el que por fin decides mudarte a otra vivienda. Has escogido una bonita casa ubicada en la sierra, alejada de la gran ciudad, el tráfico, el bullicio y la contaminación. La situación te parece idílica y vives con ilusión el cambio hasta que un día, hablando con tus nuevos vecinos, descubres que vivir en ella te podría acarrear serios problemas de salud. Te informas y descubres que la mayoría de las casas construidas en esa zona tienen, en su interior, concentraciones de un gas que es considerado cancerígeno y que este se adentra en la vivienda de manera natural a través del suelo… ¿verdad que la situación ha empeorado bastante?

Esto nos podría suceder a cualquiera que decidamos ir a vivir a alguna de las zonas consideradas de potencial riesgo por presencia de radón según los mapas publicados por el Consejo de Seguridad Nuclear (CSN). Esta cartografía representa, para todo el territorio nacional, los posibles niveles de presencia de gas radón según tres categorías.

Mapa de exposición potencial al radón elaborado por el CSN que muestra las tres zonas de riesgo, siendo la categoría 2 (color naranja) la de máximo riesgo

Pero tratemos de conocer mejor este gas, cómo puede estar presente en nuestros hogares y cómo podría afectar a nuestra salud.

El isótopo del radón Rn-222 aparece en la naturaleza como producto de la desintegración natural del radio-226, común en la corteza terrestre. La cantidad de este gas que puede exhalar viene definida, por un lado, por el contenido de radio del sustrato (por ejemplo, los graníticos), y por otro, por la permeabilidad del mismo, que facilita la movilidad a través de los poros. El radón, como elemento gaseoso, posee una alta movilidad y puede penetrar en los edificios a través de fisuras o grietas o por la propia permeabilidad de los materiales que estén en contacto con el terreno. Así, puede entrar fácilmente en el interior de la vivienda, atravesando los forjados, soleras y muros.

Caminos de mayor entrada de gas radón, que suelen coincidir con los puntos débiles de estanquidad de la envolvente en contacto con el terreno, fisuras, juntas, cámara de aire, chimeneas, conductos de saneamiento o materiales de cerramiento/ Elaboración propia

La acumulación de este gas en los recintos cerrados puede elevar las concentraciones y constituir un riesgo para la salud de las personas que lo inhalen. La OMS advierte de sus efectos, situándolo como agente cancerígeno de grado uno (es decir, probado), y alerta de que se trata de la segunda causa de cáncer de pulmón, detrás del tabaquismo. En otros documentos, como los publicados por la Agencia Estadounidense para la Protección Ambiental (EPA), se ofrecen datos de muertes asociadas a la inhalación de gas radón del mismo orden que las atribuidas a los accidentes de tráfico.

Dada la gravedad de la problemática y a partir de la percepción del riesgo derivada de estudios médicos epidemiológicos, algunos países han establecido unos niveles de concentración de radón de referencia, por encima de los cuales se recomienda, o se obliga según el caso, a una intervención arquitectónica para reducir los niveles. La concentración de este gas se expresa en bequerelios (número de desintegraciones subatómicas por segundo) por metro cúbico de aire y los valores límite que se están manejando a nivel internacional oscilan entre 100 y 300 Bq/m3, publicados en documentos de la OMS, la EPA o la Comisión Europea, mediante la Directiva 2013/59/EURATOM. Sobrepasados los niveles citados, resulta necesario realizar actuaciones correctoras para reducir las concentraciones.

¿Cómo se puede actuar frente al radón en las viviendas?

El CSN ha publicado una guía sobre las diferentes técnicas que se pueden emplear. Estas actuaciones se pueden clasificar en tres categorías. Ordenadas de mayor a menor eficacia, serían las siguientes:

  • Técnicas de despresurización del terreno. Se centran en drenar el gas contaminado en el terreno mediante redes o puntos de captación insertados en el subsuelo con conexión al ambiente exterior. Suelen usarse equipos de extracción para mejorar el rendimiento y radio de acción. Es una técnica de alta eficacia, aunque requiere de técnicos especializados.
  • Técnicas de barreras frente al radón. Se basan en la instalación de barreras estancas frente al paso del gas en todo elemento constructivo que separe el edificio del terreno. La colocación idónea es bajo la solera y por el exterior de los muros de sótano, por lo que suele usarse en proyectos en fase de ejecución y no en viviendas existentes.
  • Técnicas de ventilación. Mediante el intercambio de aire con el exterior se consigue reducir la concentración por dilución. Esta técnica puede requerir altas tasas de intercambio de aire que en muchos de los casos puede perjudicar la eficiencia energética por pérdidas de confort térmico. Se aconseja para situaciones de concentración baja o moderada.

Desde la identificación del radón como agente cancerígeno se ha incrementado el interés por el desarrollo de técnicas de protección. Durante las últimas dos décadas, se han venido probando soluciones y estudiando sus efectividades. En nuestro país, hace ya tiempo que se llevan a cabo estudios relacionados con la medida del gas, las concentraciones, los mecanismos de transporte o los efectos sobre la salud. Sin embargo, la investigación sobre las técnicas de protección y las experiencias de aplicación son aún escasas. En esta línea, en el Instituto de Ciencias de la Construcción Eduardo Torroja del CSIC se están desarrollando, en la actualidad, dos proyectos con el objetivo de controlar con mayor precisión la eficacia y optimizar el diseño de técnicas de protección. En concreto, el proyecto RADONCERO, busca obtener datos de optimización de los sistemas de protección frente a la entrada de gas radón en edificios para desarrollar una metodología de intervención que tenga en cuenta la diversidad de terrenos, las tipologías edificatorias más comunes en España y el uso que se les vaya a dar.

Para ello, en primer lugar, se evalúa la penetración de radón en edificios existentes analizando varias tipologías de terrenos y técnicas constructivas. En segundo lugar, se estudian los sistemas de protección como las barreras y los basados en extracciones de gas y ventilaciones (mediante el uso de herramientas informáticas que permiten simular procesos de movimiento del gas en todo el recorrido, desde el terreno hasta el interior del edificio). La última fase del proyecto consiste en la intervención en los edificios previamente analizados, aplicando el método resultante de los estudios de simulación antes citados y el método que ha sido propuesto para la protección frente al radón.

Dado que, a pesar de su importancia, aún no existe una reglamentación específica al respecto en nuestro país, los resultados de este proyecto constituyen una referencia técnica para el documento básico de protección frente al gas radón que se encuentra en la actualidad en fase de desarrollo en el ámbito del Código Técnico de la Edificación.


* Borja Frutos Vázquez es investigador del Instituto de Ciencias de la Construcción Eduardo Torroja (IETcc), del CSIC y lidera el proyecto RADONCERO.

El mercado de la reproducción asistida: ¿qué ocurre con las donantes de óvulos?

Por Vincenzo Pavone y Sara Lafuente Funes (CSIC)*

Entre el 1 y el 8% de todos los nacimientos que se producen en la actualidad son fruto de técnicas de reproducción asistida. Lo que en los años ochenta era casi experimental y estaba al alcance de muy pocas personas, se ha convertido en un abanico de técnicas y prácticas sociales presentes en todo el mundo.

La fecundación in vitro con óvulos de otras mujeres es el tratamiento que más ha aumentado. En España, este tratamiento representa una tercera parte de la reproducción asistida. Ese crecimiento se debe a dos cuestiones fundamentales: la primera es que nuestro país es el primer destino europeo de turismo reproductivo. De todos los residentes extranjeros que realizan procesos de reproducción asistida aquí, el principal tratamiento implica la donación de óvulos, seguido de la donación de semen. De hecho, la mitad de los ciclos de donación de óvulos realizados en Europa se llevan a cabo en España.

Future element/Odra Noel

La segunda cuestión es el retraso de la edad reproductiva. Si bien no existen datos de edad en los hombres (a pesar de que también estén afectados por el llamado ‘reloj biológico’), sí sabemos que una parte muy importante de las mujeres que acceden a reproducción asistida, y por ende a óvulos donados, tiene más de 40 años. Este cambio de patrón en la fertilidad es especialmente llamativo en España, donde la edad media del primer embarazo es de 32 años. Muchas parejas intentan reproducirse cuando los gametos de ambos no son de una calidad y eficacia suficiente para conseguir un embarazo. De ahí el uso de gametos ajenos, sobre todo óvulos. Obviamente, si se configurara el mundo de forma que las mujeres y los hombres no tuvieran que posponer constantemente la reproducción, habría menos necesidad tanto de óvulos donados como de vitrificación de los mismos.

Depende de a qué nivel miremos, la solución a este retraso generalizado de la maternidad puede ser estrictamente tecnológica y biomédica, o tener un enfoque múltiple, en combinación con el sociológico o el político. La tecnología sirve para algunas cuestiones, pero no es la única solución y, en el caso de la donación de óvulos, no va sola, sino que precisa de la colaboración de terceras partes, las donantes, de las que se sabe muy poco. En el proyecto Donación de óvulos en Reino Unido, Bélgica y España, EDNA por sus siglas en inglés, tratamos de entender mejor las experiencias de las donantes y el papel que representan en el contexto de un sistema que, por el momento, prefiere desarrollar técnicas reproductivas a establecer medidas económicas y sociales que posibiliten adelantar la edad de maternidad.

El proyecto EDNA se basa en un estudio internacional e interdisciplinar y pretende recopilar información sobre toda la experiencia del proceso de donación en los tres países mencionados. Partimos de la idea de que es fundamental conocer bien el punto de vista de las donantes: sus experiencias, dudas, deseos y preocupaciones.

España, a la cabeza de la bioeconomía reproductiva

En España la reproducción asistida con gametos de terceros/as es asumida fundamentalmente por el sector privado, ya que la Seguridad Social no trata a mujeres de más de 40 años y no cuenta con recursos suficientes ni para compensar económicamente a las donantes ni para montar la infraestructura necesaria para reclutarlas y gestionar los ciclos. Andalucía es una excepción a lo primero, y existen programas de donación sin compensación en otros lugares como el País Vasco, si bien el número de ciclos que realizan es muy bajo.

La donación funciona de forma anónima en todos los casos, y se compensa con aproximadamente 1.000 euros (con pequeñas variaciones según clínica y comunidad autónoma). En este contexto, el punto de vista de las protagonistas principales de esta práctica sigue siendo ignorado. Además, de acuerdo con las clínicas, la mayoría de las mujeres que se movilizan para donar sus óvulos son rechazadas por razones médicas, psicológicas o fenotípicas. Cómo viven el rechazo estas mujeres también es un tema completamente desconocido.

Gracias a la información procedente de las clínicas, los profesionales y de las propias donantes, nuestra investigación está desvelando una paradoja: a las mujeres que aportan sus óvulos se les pide que vean el proceso como una donación, pero con sus óvulos se ha construido un mercado. Todos los actores implicados actúan en un régimen comercial claramente definido: el personal sanitario, las receptoras y las agencias intermediarias que reclutan a las donantes. Sin embargo, a las mujeres donantes se les demanda que actúen desde el altruismo y la generosidad. Esto se afirma en el plano discursivo, pero en la práctica existe una compensación económica que parece explicar que haya tantas donantes en España, un país donde el salario mínimo no llega a la cantidad de la compensación.

Las clínicas de reproducción asistida, además, ofrecen discursos diferentes a sus clientes en función del tratamiento que reciben. Por ejemplo, cuando se habla de tratamientos con óvulos donados, se pone el foco en que la gestación es un proceso vital para el vínculo materno filial. Sin embargo, cuando se trata de gestación subrogada, todavía no permitida en España, la genética es lo central. El mercado crea un relato que permita construir un producto vendible.

Según el país del que se trate, las bioeconomías reproductivas se expanden de acuerdo a distintos modelos. El modelo español regula que la donación sea “no pagada”, pero reconoce una “compensación económica por las molestias”; en Estados Unidos existe un mercado libre; en Francia se ha desarrollado un sistema público (anónimo y sin compensación, que da lugar a muy pocos tratamientos); en múltiples países la donación de óvulos no está permitida… Y cada vez más los países están más interrelacionados: Italia compra óvulos a España, y en Bélgica se mezclan características de varios modelos.

En relación a la movilidad de los óvulos, cabe destacar que por cada donación se extraen unos 16 óvulos de media, lo que permite la realización de múltiples tratamientos. Hay clínicas que utilizan 4-6 óvulos para una receptora, congelan el resto y los comercializan hacia otras clínicas dentro y fuera del Estado. ¿Cuáles son las opiniones de las donantes sobre estas prácticas?, ¿las conocen?, ¿deberían formar parte de las decisiones sobre qué pasa con sus óvulos?

Nuevas preguntas sobre la reproducción asistida

Debatir estas cuestiones es fundamental para avanzar hacia un modelo que sea más justo, más eficaz, donde se repartan mejor los riesgos y los beneficios. En la bioeconomía reproductiva, uno de los problemas es que siempre se realizan las mismas preguntas, y se contestan desde una perspectiva muy tecnológica.

Uno de los objetivos del proyecto EDNA es generar nuevas preguntas. Para ello es esencial separar las tecnologías en sí de las prácticas; una cosa es la reproducción asistida y otra la implicación de terceras partes. En el caso de la donación de óvulos, estaríamos hablando no tanto de una técnica de reproducción asistida, como de una transferencia de capacidad reproductiva. Los óvulos de mujeres jóvenes, además de ayudar a otras mujeres a ser madres, estarían sosteniendo un sistema que retrasa la edad de maternidad, un modelo biomédico privado de reproducción asistida, es decir, están siendo utilizados para sostener la ‘reproducción’ de un sistema social, político y económico concreto.

Todo esto, además, debe ser tenido en cuenta al regular otros tipos de “transferencias de capacidad reproductiva” como la gestación subrogada, otra práctica relacional que tiende a presentarse como una “técnica”. Si se regulara la gestación subrogada en España de forma similar a la regulación de la donación de óvulos, se generarían dinámicas comerciales similares, ya que muchos de los actores implicados serían los mismos.

Entonces, ¿hacia dónde dirigir estas tecnologías y estas regulaciones? Como sociedad tenemos una gran responsabilidad respecto a los avances biomédicos, biotecnológicos y bioeconómicos. El hecho de que exista un tratamiento no quiere decir que debamos garantizar el acceso al mismo, fundamentalmente cuando requiere de la participación de terceras personas. Es importante estudiar detenidamente la relación entre estas tecnologías y prácticas, la estratificación reproductiva y la posible ampliación de estos tratamientos, su normalización y su naturalización. El futuro va a depender de lo en serio que nos tomemos pensar colectivamente qué queremos hacer con este conocimiento.

 

* Vincenzo Pavone y Sara Lafuente Funes son investigadores del Instituto de Políticas y Bienes Públicos del CSIC y responsables en España del proyecto EDNA, coordinado por Nicky Hudson de la Universidad de Monfort.

¿Sabes cuánto tarda un nuevo medicamento en llegar a tus manos?

Por Mar Gulis (CSIC)*

Hay que remontarse al siglo XVIII para dar con el origen de los ensayos clínicos. El cirujano escocés James Lind (1716-1794) decidió probar distintos remedios frente al escorbuto, enfermedad causada por la deficiencia en vitamina C. Así, tomó a doce pacientes, los dividió en parejas y aplicó una terapia distinta a cada una: vinagre, nuez moscada o agua de mar, entre otras sustancias. Al parecer, el resultado fue que se curaron los que recibieron cítricos, mientras que los que llevaban una dieta escasa o nula en frutas y verduras siguieron padeciendo ese mal. Con este experimento, mediante la planificación de diversas curas, se consiguió demostrar la más eficaz.

En el siglo XIX, el médico francés Pierre Charles Alexandre Louis (1787-1872) propuso un método numérico para cuantificar los resultados de la experimentación. Cien años más tarde, el epidemiólogo británico Bradford-Hill (1897-1991) encontró una fórmula que hacía comparables los distintos grupos de estudio y estableció los “criterios de causalidad”. En ese momento se inició la era moderna de los ensayos clínicos.

Se estima que son de diez a doce años de media lo que tarda en desarrollarse un nuevo medicamento

A pesar de que para entonces empezaba a adquirirse conciencia del valor de la investigación, no fue hasta los años setenta cuando empezó a considerarse esencial el estudio de la eficacia y la seguridad de un medicamento antes de su lanzamiento al mercado. El punto de inflexión se produjo en los años cincuenta, cuando la administración de la recientemente descubierta ‘talidomida’ produjo un efecto indeseado, ocasionando malformaciones en recién nacidos, y poniendo de manifiesto la necesidad de establecer una regulación.

Actualmente se estima que son de diez a doce años de media lo que tarda en desarrollarse un nuevo medicamento. Se trata de un largo y costoso proceso en el que el fármaco ha evolucionado, sorteando obstáculos, hasta su lanzamiento como producto final, cuando se convierte en el posible remedio para nuestras dolencias. En el libro Cómo se fabrica un medicamento (Editorial CSIC – Los Libros de la Catarata), las investigadoras del Centro de Investigaciones Biológicas del CSIC María del Carmen Fernández y Nuria E. Campillo señalan que “una vez que en el laboratorio se identifica una molécula prometedora comienza el verdadero reto: ponerla en el mercado”.

El proceso se inicia con la búsqueda de la diana terapéutica, seguido de la identificación y desarrollo de moléculas que pueden interaccionar con dicha diana. De estas primeras etapas de identificación, síntesis y evaluación biológica (in vitro) nacerán las primeras moléculas o hits con potencial para llegar a ser un fármaco. Las etapas más complicadas comienzan ahora, con la fase preclínica, en la que se recurre a modelos celulares y a animales de experimentación para estudiar la seguridad y la toxicidad de las moléculas. Esta fase es el “puente necesario para pasar del laboratorio –etapa de descubrimiento– a la fase clínica”, en la que se realizan estudios en humanos, explican las investigadoras.

Esto es lo que se conoce como ‘desarrollo clínico’, del que forman parte los ensayos clínicos, centrados en descubrir o comprobar los efectos clínicos y farmacológicos, así como en identificar cualquier reacción adversa a los mismos y determinar su seguridad y eficacia en voluntarios y pacientes.

Proceso del desarrollo clínico de un medicamento

Proceso del desarrollo clínico de un medicamento. / María del Carmen Fernández y Nuria E. Campillo

Antes de que llegue hasta nuestras manos, el medicamento en cuestión debe ser autorizado y estará sujeto a diferentes regulaciones para su comercialización, por lo que el mundo farmacéutico se convierte en un entorno hiperregulado y sometido a una exigencia de alta calidad. Es una exigencia justificada porque precisamente es en las primeras fases de la investigación clínica donde pueden surgir reacciones adversas y, de hecho, alrededor de la mitad de los efectos indeseables de los fármacos se identifican solo en los ensayos clínicos en humanos, es decir, el éxito no siempre está garantizado ya que, como aseguran las investigadoras, “la probabilidad general de éxito clínico, es decir, que un fármaco pase con éxito todos los ensayos, es inferior al 12%”.

En definitiva, para comprender el proceso del desarrollo clínico habría que imaginarse un embudo: durante varios años se caracterizan entre 5.000 y 10.000 moléculas prometedoras, y solo unas 250 pasan a las fases preclínicas (un año), hasta llegar menos de 10 a los ensayos clínicos en humanos (seis-siete años). En ese momento, se da con un compuesto que podría ser el nuevo medicamento y si todo va bien… se lanza al mercado.

 

* Puedes leer más en el libro Cómo se fabrica un medicamento (Editorial CSIC – Los Libros de la Catarata), de la colección ¿Qué sabemos de?

¿Por qué nos cuesta tanto cambiar? Inercia y plasticidad de los circuitos neuronales

Óscar Herreras (CSIC)*

Por qué soy del Atleti, por qué la tortilla de mi madre es la mejor del mundo o por qué me rodeo de cierto tipo de personas son pequeños fragmentos de esa gran pregunta: ¿por qué somos como somos? Gracias al estudio experimental del desarrollo de los circuitos neuronales y de su actividad eléctrica durante el último siglo, el psicoanálisis, la programación neurolingüística y la astrología ya nada tienen que decir para explicar nuestra personalidad. Hoy ya empezamos a responder con el lenguaje común de la física a preguntas triviales como las anteriores. Así pues, ¿cambiamos de personalidad? Y si lo hacemos, ¿cuánto podemos cambiar? En unos pocos párrafos resumiré lo que la ciencia puede decir hoy día sobre el cómo, y usted podrá avanzar el resto utilizando un poco de observación y lógica. Verá que no necesita visitar a ningún gurú o que le echen las cartas.

A muchos, la complejidad y variedad extrema de las personalidades individuales les parecerá un problema imposible de resolver teniendo como único recurso un puñado de células, más o menos peludas, más o menos eléctricas: las neuronas. Al fin y al cabo, solo son células, como las del hígado o las de la sangre, y las células no parece que sean capaces de resolver los misterios del universo. Sin embargo, las neuronas y los circuitos que forman tienen una peculiaridad: almacenan información acerca de cada parte de nuestro cuerpo y de las interacciones con el medio que nos rodea; es decir, acerca de nuestras experiencias.

Muestra Cajal

Muestra original de Ramón y Cajal en la que se observan detalles de las conexiones dentro de la corteza auditiva de un gato (tinción con método Golgi). /Legado Cajal. Juan De Carlos

Se preguntarán cómo es posible que un grupo de células almacene nuestra vida. Podemos intentar dar algunas claves: al contrario que otros tipos de células que tienen una estructura y función muy estables y se recambian por otras nuevas de vez en cuando, las neuronas perduran toda la vida y, además, cambian continuamente. El cambio más relevante consiste en que forman contactos nuevos con otras neuronas, que se denominan sinapsis.

Alguien podría replicar: “Bien, y qué, las neuronas pueden comunicarse con otras neuronas diferentes a lo largo de mi vida, ¿pero dónde se guarda la información de mis experiencias, la que me hace ser diferente a otra persona?”. Aquí viene la solución al gran misterio, y por motivos de espacio, he de ir directamente a la parte final: en los circuitos. Nuestras experiencias se graban en forma de circuitos, circuitos nuevos con cada nuevo contacto entre neuronas viejas, de forma que el mapa de las conexiones de mi cerebro es una imagen de mi historia vital y cambia con las nuevas experiencias. Esto se conoce en el mundo ingenieril como la topología de la red, y actualmente en términos más neurológicos lo conocemos como el conectoma.  Por tanto, no piense en los circuitos como simples cables que conducen información. Esta fue una interpretación simple pero errónea hasta no hace muchos años, incluso entre científicos avezados. Los circuitos son la información. Habrán oído que hacemos representaciones del mundo exterior en nuestro cerebro. Las mal llamadas imágenes mentales no son sino cambios en los circuitos formados por las neuronas. Circuito diferente, información diferente.

Aún no tenemos datos cuantitativos precisos, pero el número de sinapsis que se forma o desaparece cada día podría ser de millones (se estima que tenemos alrededor de 2.000 billones de sinapsis). ¿Se imagina cuántos circuitos diferentes se pueden hacer con esa cantidad de contactos neuronales? Personas con una educación y ambiente social similar han recibido datos similares en la escuela y viven experiencias diarias parecidas, por lo que sus circuitos corticales, moldeados con datos similares, reaccionan de forma parecida ante las mismas situaciones. Pero el equilibrio es delicado, y una experiencia fuerte puede producir grandes cambios en sus circuitos que le harán reaccionar de manera distinta en adelante.

Pongamos algún ejemplo. Si en un circuito eléctrico sustituimos una bombilla por un timbre, al activarlo obtendremos sonido en lugar de luz. Pero, ¿qué haría usted si le cambian los brazos por alas? Volar. No lo piense mucho. Eso sí, necesitará practicar bastante antes de dominar esa nueva extremidad, el aprendizaje es posible gracias a que sus circuitos pueden cambiar. Y no se pregunte si sería usted un pájaro, la respuesta es irrelevante. La sustitución o el intercambio de órganos están a la vuelta de la esquina. Sus circuitos están vivos, y cambian con las experiencias. Usted no es un producto acabado.

Células nerviosas

Células nerviosas en el periodo de formación de circuitos corticales. Método StarTrack./ Laura López-Mascaraque (Instituto Cajal-CSIC)

 

Volviendo al principio, ¿por qué nos cuesta tanto cambiar? Bien, no todos los circuitos neuronales tienen la misma capacidad de cambiar, porque se construyen sobre un diseño básico inicial específico de cada especie y definido por la información genética. Al nacer, buena parte de los circuitos neuronales  ya tienen una estructura estable y función plena; son los que controlan las funciones vitales, como comer, dormir o respirar. No obstante, en ese momento otras partes del cerebro apenas han empezado a formarse, como el córtex motor que controla el movimiento voluntario de nuestro cuerpo. E incluso otros circuitos se forman muchos años después, durante la adolescencia.

Entrenamiento y maduración de nuestros circuitos cerebrales

¿Recuerda cuánto tiempo necesitó su sistema nervioso para aprender a andar? Hay cosas que se aprenden en un día y otras que  requieren un arduo y constante entrenamiento durante muchos años, todo depende de cuán básicos sean los circuitos que usted quiera cambiar. Por tanto, no empezamos a usar la razón por inspiraciones divinas, ni se requieren rituales mágicos de iniciación para ser adultos. Esto ocurre simplemente porque diferentes circuitos cerebrales maduran en diferentes etapas de nuestra vida, y eso permite realizar funciones que antes no eran posibles.

Gracias a las modernas tecnologías de imagen cerebral, hoy ya conocemos el desarrollo de estos circuitos tardíos en el humano: cuáles son, cuándo se establecen y qué regiones cerebrales conectan. Y lo más interesante, también hemos podido observar cómo la actividad cotidiana hace que los circuitos de un taxista o de una violinista sean diferentes y cambien progresivamente. El entrenamiento los cambia. En el cerebro del taxista, el hipocampo, que gestiona la orientación espacial, es más grande, como lo es la zona cortical que regula los movimientos de la mano en el de la violinista.

Así pues, ¿podemos cambiar nuestros circuitos? ¡Y tanto! Es más, no lo podemos evitar, pues están cambiando continuamente por el mero hecho de vivir. Grabar en nuestro cerebro una escena cotidiana es realizar nuevas conexiones entre un grupo de neuronas, y recordar esa escena es activar eléctricamente los circuitos que contienen esas neuronas. ¿Cuánto nos hace cambiar la experiencia diaria nuestra personalidad? Tanto como cambien nuestros circuitos, pero piense que lo más importante es que usted puede dirigir esos cambios, tan solo decidiendo qué quiere vivir hoy.

* Óscar Herreras es investigador del Instituto Cajal del CSIC.

 

 

La importancia de salirse de la norma: las proteínas dúctiles

Por Inmaculada Yruela (CSIC)*

A mediados del siglo XX se pensaba que las proteínas que no podían adoptar una determinada organización espacial y una estructura definida no podían realizar una función. Pero, a veces, los fenómenos que no encajan con el paradigma dominante del momento acaban convirtiéndose en la pieza central de un nuevo paradigma. Este es el caso de algunas observaciones que se hacían en el campo de la biología molecular a finales del siglo XX: las proteínas dúctiles o conocidas en inglés como Intrinsically Disordered Proteins (IDPs). Este tipo de proteínas, lejos de haber sido olvidadas por la comunidad científica debido a lo irregular y desordenado de su estructura, son cada día más populares gracias a su carácter moldeable y flexible (dúctil) y al papel que juegan tanto en los procesos de desarrollo y adaptación de los organismos a los cambios medioambientales como en la aparición de enfermedades como el cáncer, el Alzheimer, el Parkinson o la diabetes, entre otras.

Ejemplo de una proteína compacta y estructurada con varios módulos. Cada módulo se representa en un color diferente. Fuente: RCSB Protein Data Bank (https://www.rcsb.org) PDB 2VGB (Valentini et al. 2002)

Ejemplo de proteína compacta y estructurada con varios módulos. Cada uno en un color diferente. / Fuente: RCSB Protein Data Bank – PDB 2VGB (Valentini et al. 2002)

Desde los años sesenta del pasado siglo podemos explicar muchas de las propiedades de las proteínas, incluyendo su funcionamiento. Esto se consigue mediante el conocimiento de sus estructuras tridimensionales obtenidas a partir de la cristalografía y la difracción de rayos X. El año 1962 marcó un hito a este respecto cuando se concedió el premio Nobel en Química a John Kendrew y Max Perutz, investigadores que resolvieron las primeras estructuras de proteínas. Se trataba de dos proteínas humanas esenciales: la hemoglobina de los glóbulos rojos de la sangre y la mioglobina de los músculos. Actualmente, el número de estructuras resueltas se acerca a las 150.000, la mayoría en humanos y animal bovino.

A finales del siglo XX se observó que algunas proteínas escapaban de estos procedimientos experimentales, no pudiéndose resolver sus estructuras con las técnicas disponibles. Sin embargo, en los últimos veinte años las investigaciones han sido decisivas en este terreno para establecer que, en contra de lo aceptado en el pasado siglo, las proteínas no requieren adoptar formas rígidas y bien estructuradas en el espacio tridimensional para realizar sus funciones en la célula, sino que, por el contrario, la flexibilidad y la ductilidad en las proteínas es una propiedad que a menudo resulta crucial para su funcionamiento. Las proteínas dúctiles son esenciales para el ciclo celular, para la señalización celular y la regulación de los genes y las proteínas. Se considera que pueden haber desempeñado un papel clave durante la formación de los organismos multicelulares y la evolución.

Ejemplo de una proteína dúctil con un módulo estructurado (verde) y un módulo flexible (rojo). Fuente: RCSB Protein Data Bank (https://www.rcsb.org) PDB 2ME9 (Follis et al. 2014).

Ejemplo de proteína dúctil con un módulo estructurado (verde) y un módulo flexible (rojo). / Fuente: RCSB Protein Data Bank – PDB 2ME9 (Follis et al. 2014)

Se estima que, por ejemplo, en los animales, humanos y plantas, más de una tercera parte de las proteínas se hallan total o parcialmente desestructuradas, es decir, son proteínas que carecen, en su conjunto o en alguna de sus partes, de una estructura tridimensional estable en condiciones fisiológicas, aunque realizan importantes funciones biológicas. Por tanto, las proteínas no son entidades estructuralmente tan homogéneas como se pensaba, dado que presentan un nivel relevante de heterogeneidad. De esta manera, la estructura de una proteína no ha de considerarse como algo rígido, sino como algo dinámico. La transición entre diferentes formas, llamados estados conformacionales, que transcurre por estados sucesivos de completa estructuración y diferente grado de desestructuración, es necesaria para el reconocimiento y la interacción entre biomoléculas y para una función óptima.

Las proteínas con regiones dúctiles facilitan muchos procesos biológicos en la célula. Sin embargo, a menudo, la falta de organización estructural o plegamiento da lugar a la formación de agregados, que pueden acumularse en los órganos y tejidos del organismo dando lugar a ciertas enfermedades. Las características singulares de las proteínas dúctiles también hacen que su protagonismo trascienda a otras disciplinas científicas, tales como la medicina regenerativa, la nanotecnología, la agricultura o la tecnología de alimentos. El futuro que se abre en estos campos es estimulante y prometedor.

 

* Inmaculada Yruela Guerrero es investigadora en la Estación Experimental de Aula Dei (CSIC). Es autora del libro Las proteínas dúctiles (2016) en la colección ¿Qué sabemos de? (Editorial CSIC – Los Libros de la Catarata) y del espectáculo artístico-científico de danza, música y ciencia Molecular Plasticity: la relevancia de las proteínas dúctiles, producido en colaboración con la Ciència Al Teu Món y con la ayuda de la FECYT. Molecular Plasticity recorrerá distintos espacios abiertos a la divulgación científica en el territorio español.

Virus y bacterias para estudiar en directo la evolución

Por Ester Lázaro (CSIC)*

Todos sabemos que en nuestra vida cotidiana hay actos que son perjudiciales para nuestra salud, como tomar el sol sin protector solar, hacerse radiografías innecesarias o ingerir alimentos con ciertos aditivos. Esto es así por la capacidad que la radiación y algunas sustancias químicas tienen para alterar nuestro ADN, la molécula que porta las instrucciones para que nuestras células y nuestro cuerpo sean como son y puedan realizar todas las actividades necesarias para mantenerse vivos.

Los cambios en el ADN se denominan mutaciones y pueden, desde no tener efecto, hasta ser responsables de la aparición de muchos tipos de cáncer. Sin embargo, a pesar de su mala fama, las mutaciones son absolutamente necesarias para que los seres vivos puedan adaptarse a los cambios que continuamente ocurren en el ambiente. Vivimos en un entorno tan dinámico que, sin esta capacidad, la vida se habría extinguido al poco tiempo de iniciar su andadura por nuestro planeta. En lugar de eso, se ha diversificado en un grado tal que cuesta creer que toda la vida tenga el mismo origen.

Virus infectando bacteria

La ilustración muestra un conjunto de bacterias que están siendo infectadas por sus virus característicos, los bacteriófagos. Los experimentos detallados en este artículo se llevan a cabo utilizando un bacteriófago que infecta la bacteria Escherichia coli./ María Lamprecht Grandío

Gran parte de las mutaciones ocurren de forma espontánea, debido a los errores que se producen cada vez que la molécula de ADN es copiada, algo que tiene que suceder siempre antes de que cualquier célula se divida. Las mutaciones son responsables de que los individuos que componen las poblaciones no sean iguales, sino que posean diferencias que les dotan de diferente éxito reproductivo. De este modo, y gracias a la selección natural –de la que ya nos hablaba Darwin hace más de un siglo–, los individuos más aptos acabarán siendo más frecuentes, hasta que lleguen a ser mayoritarios en la población. A lo largo de la historia, esta acción combinada de las mutaciones y la selección natural es lo que ha conducido a la evolución y diversificación de la vida a partir de un ancestro común que vivió hace 3.800 o 4.000 millones de años.

La gran capacidad evolutiva de los microrganismos

Estudiar la evolución no es tarea fácil. No solo por los largos tiempos que normalmente son necesarios para observar sus resultados; también porque su causa primera –la generación de mutaciones– ocurre por azar y porque el efecto de estas depende del ambiente. Para reducir el desconocimiento que todavía existe sobre los principios que gobiernan la evolución sería deseable poder realizar experimentos en el laboratorio que nos permitieran aplicar el método científico.

Las poblaciones experimentales tendrían que satisfacer dos requisitos: evolucionar rápido y ser fáciles de manipular y de analizar, algo que donde mejor se cumple es en los microorganismos. De hecho, la rapidez evolutiva de los virus y las bacterias puede ser observada en el día a día. La contrariedad de que podamos coger la gripe más de una vez, las resistencias de las bacterias a los antibióticos y de los virus a los antivirales, la aparición de nuevas cepas de virus… Todo eso no es más que el resultado de la gran capacidad evolutiva de los microorganismos, que les permite adaptarse en un tiempo récord a casi cualquier circunstancia que pueda limitar su crecimiento.

Pero, ¿por qué los microorganismos evolucionan tan rápido? La respuesta está en la gran velocidad a la que se reproducen y en que durante la copia de su material genético se producen muchas más mutaciones que en otros tipos de organismos más complejos. La consecuencia es que tanto los virus como las bacterias son capaces de generar en poco tiempo poblaciones de gran tamaño y con una elevada diversidad, en las cuales pueden existir mutantes que son beneficiosos en determinadas condiciones ambientales, las mismas bajo las cuales se verán favorecidos por la selección natural.

Entender la evolución para entender el origen de la vida

Los experimentos que realizamos en el laboratorio de Evolución Molecular del Centro de Astrobiología (CSIC-INTA) consisten en propagar poblaciones virales en ciertas condiciones que imponemos y controlamos. Con el paso del tiempo, los procesos de mutación y selección permiten que se genere una población evolucionada, que se podrá analizar y comparar con la ancestral. De este modo, podremos no solo encontrar la respuesta adaptativa frente a una condición ambiental concreta, sino también extraer conclusiones generales sobre el proceso evolutivo.

Las preguntas a las que intentamos dar respuesta son del tipo: ¿cómo pueden responder los virus al aumento de la temperatura ambiental? ¿Existe un límite en la producción de mutaciones que sea incompatible con la supervivencia? ¿Qué relaciones hay entre el tamaño poblacional y la adaptación? ¿Cómo interaccionan las mutaciones? Buscamos entender la evolución de la vida actual, pero también aproximarnos a cómo pudo ser la evolución de las moléculas de replicadores primitivos que precedieron a la vida celular, algo para lo que las poblaciones virales también constituyen un modelo excelente. Pero eso ya es otra historia que nos lleva hacia el pasado de la vida, en lugar de hacia su futuro… Algo fascinante que trataremos en otra entrega de este blog.

* Ester Lázaro es investigadora en el Centro de Astrobiología (CSIC-INTA), donde dirige el grupo de evolución experimental con virus y microorgamismos.