La ventajosa mutación de la infertilidad

Embryo_8_cellsAlrededor de un tercio de los embarazos no llegan a término. En muchos casos, la pérdida tiene lugar durante las primeras semanas y se debe a la presencia de un número anormal de cromosomas (aneuploidía, como se le llama a este fenómeno en términos genéticos) en embriones de pocos días de vida. Diversos estudios han demostrado que estas anomalías del número de cromosomas son relativamente frecuentes al principio del desarrollo embrionario, tanto si se trata de una fecundación natural como in vitro. Algunas de estas aneuploidías aparecen durante las primeras divisiones celulares en el embrión, y no se sabe a ciencia cierta cuál es su causa. Según sugiere un reciente artículo científico publicado en la revista Science, podrían estar provocadas por mutaciones presentes en el genoma de la madre.

Investigadores de la Universidad de Stanford, en California, analizaron miles de variantes genéticas en embriones humanos de tres a cinco días de vida procedentes de clínicas de fecundación in vitro, además de leer también el genoma de ambos progenitores de cada embrión. Hoy en día, esto es relativamente sencillo gracias a los progresos en las tecnologías que permiten leer variantes genéticas dispersas por nuestro genoma. Armados con estos datos, los científicos fueron capaces de determinar dos cosas: por un lado, si el embrión tenía un número anormal de cromosomas; por otro, si alguno de los progenitores era portador de una variante genética asociada estadísticamente con dicha aneupoidía.

“Los investigadores encontraron una asociación clara entre la presencia de un número aberrante de cromosomas con una variante genética concreta en el genoma de la madre”

Los resultados fueron sorprendentes. Los investigadores encontraron una asociación clara entre la presencia de un número aberrante de cromosomas con una variante genética concreta en el genoma de la madre (pero no en el paterno). Dicha variante se encuentra cerca de un gen llamado PLK4 que habitualmente interviene en los procesos de separación de los cromosomas durante la división celular, lo que le hace un buen candidato a ser el responsable, al menos en parte, de estos casos de aneuploidía.

Hasta aquí, esta podría ser la típica noticia sobre un nuevo descubrimiento genético relacionado con mutaciones y enfermedades, pero la cosa va mucho más allá. En primer lugar, los investigadores se preguntaron cuál sería la frecuencia de esta variante genética en poblaciones humanas, lo cual dio la primera gran sorpresa: es MUY frecuente. De hecho, se encuentra en todas las poblaciones geográficas estudiadas, con frecuencias que van del 20% al 45%. Lo que intriga a los científicos, por tanto, es cómo es posible que una mutación tan negativa para la fecundidad no haya sido eliminada de nuestros genomas en los últimos miles de años.

La segunda sorpresa vino al intentar responder a esta pregunta. La mutación no está en el genoma de neandertales y denisovanos, esos humanos arcaicos de los que nos separamos hace unos 400.000 años como mínimo. Es decir, que se trata de una alteración genética exclusivamente nuestra, de los sapiens modernos. Es más, la dichosa variante cae dentro de una región del genoma que ha sufrido un proceso de selección positiva llamado “barrido genético”. O sea, una región de nuestro genoma que ha sido seleccionada activamente durante los últimos 100.000 a 400.000 años, presumiblemente porque contiene algunas variantes que nos han permitido una buena adaptación al medio.

Pero ¿cuál puede ser la ventaja adaptativa de una variante que provoca infertilidad? Se han apuntado un par de posibles respuestas; que sean convincentes o no, es algo que dejo al juicio de los lectores. Se ha dicho, por ejemplo, que esta mutación llevaría a espaciar los embarazos y así ocultar la paternidad, lo que aseguraría una mayor implicación paterna en el cuidado de las crías. O que la reducción en la fecundidad permitiría invertir más recursos en cuidar las crías ya nacidas. Pero es poco verosímil que una mutación de este tipo lleve a espaciar los embarazos viables de forma regular; lo más probable es que produzca patrones impredecibles con varios embarazos seguidos en unos casos, o muy separados en otros.

“Lo que intriga a los científicos es cómo es posible que una mutación tan negativa para la fecundidad no haya sido eliminada de nuestros genomas en los últimos miles de años. ¿Cuál puede ser la ventaja adaptativa de una variante que provoca infertilidad?”

Sea como fuere, este hallazgo tendrá utilidad para diagnosticar (o predecir) casos de infertilidad debidos a problemas cromosómicos al inicio del desarrollo embrionario. Pero además, este ejemplo me viene muy bien para ilustrar lo que ya incoaba en el anterior post, a raíz de las nuevas técnicas de cirugía genética que permiten modificar el genoma de embriones y así “dirigir” la futura evolución de nuestra especie. En principio, esta mutación causante de infertilidad sería un candidato ideal a ser de las primeras en erradicar de los genomas humanos actuales, ya que presumiblemente esto evitaría un buen número de casos de infertilidad. Pero por otro lado aún no sabemos por qué se ha mantenido en nuestro acervo genético desde su aparición hace miles de años. Quizás las circunstancias que le conferían un efecto ventajoso para la supervivencia ya han desaparecido, y podemos eliminarla de nuestro genoma sin efectos colaterales adversos. O quizás todavía está haciendo algo beneficioso, quién sabe si crucial, para nuestra viabilidad en el planeta. Quizás lleva a cabo un “control de calidad” que selecciona los embriones más robustos en cuanto a estabilidad cromosómica. Quizás nuestros primos neandertales desaparecieron porque carecían de este mecanismo. En ese caso, el intento de “mejorar” artificialmente nuestro genoma podría convertirse en el primer paso hacia la extinción de nuestra especie… ¿Alguien se arriesga?

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Hacia la nueva Humanidad

anonymousA mediados de marzo pasado varios investigadores firmaban en la revista Nature un comentario titulado “No modifiquéis la línea germinal humana” (Don’t edit the human germ line). Básicamente, proponen que se debería declarar algún tipo de moratoria sobre aquellos experimentos destinados a corregir el genoma humano en los que dichas modificaciones se puedan transmitir a la descendencia y extenderse por poblaciones humanas. Comentaba este asunto ayer durante mi colaboración habitual en La Mecánica del Caracol, el programa de ciencia de Radio Euskadi dirigido por Eva Caballero. Lo que no sabía es que horas después de mi intervención el tema daría un giro inesperado. Para entenderlo tenemos que hacer un poco de historia.

La idea de corregir mutaciones que causan enfermedades genéticas viene de lejos, y está en el origen de lo que conocemos como terapia génica. Pero las herramientas para corregir con gran precisión una letra concreta del genoma no existían, por lo que habitualmente la terapia génica se ha limitado a liberar genes al interior de determinadas células del cuerpo. Utilizaré el ejemplo de la hemofilia, por ser una enfermedad genética frecuente y bien conocida. El tratamiento convencional consiste en infusiones del factor de coagulación que estos enfermos no pueden fabricar debido a una mutación en el gen correspondiente. Lo que hacen las terapias génicas que ya se están ensayando en humanos es utilizar un virus para llevar copias correctas de este gen al hígado o al órgano concreto que se quiera tratar, de forma que el paciente pueda fabricar el factor de coagulación y no sean necesarias más infusiones. Pero esto no afectará a su descendencia, que seguirá heredando la mutación según las leyes de Mendel. Para eliminar completamente la enfermedad en esa familia sería necesario modificar el genoma y corregir esa mutación en todas y cada una de las células del cuerpo, incluidas las células germinales (espermatozoides u óvulos). Así, los futuros descendientes estarán ya libres de la mutación y, por tanto, de la enfermedad. Pero claro, una intervención de este tipo parece algo de ciencia ficción. Para nada…

“Si la cirugía genómica se realiza con éxito en la primera célula del embrión, todas las células del cuerpo, incluidas las células germinales, llevarán un genoma reparado. La mutación ya no pasará a generaciones futuras”

El nombre que hay que recordar en CRISPR/Cas. No voy a explicar qué significa, ni cómo funciona, pero básicamente es un sistema que usan las bacterias para defenderse de los virus, cortando en trocitos el genoma del agresor. En 2012 este sistema se modificó para utilizarlo como una herramienta de ingeniería genética que permitiese “editar” genes, es decir, introducir modificaciones en un genoma con alta precisión. Desde entonces se ha empleado con éxito para modificar los genomas de plantas, gusanos, peces, moscas, ratones y –cómo no- células humanas. Cualquiera que utilice esta tecnología (como mi colega del laboratorio de al lado, que trabaja con el gusano C. elegans) sabe que el sistema no es 100% efectivo, y que existe un cierto riesgo de provocar cambios genéticos distintos al que uno pretendía introducir. Pero aun así el potencial de esta tecnología en el campo de la biomedicina es enorme. Si esta cirugía genómica se realiza con éxito en la primera célula del embrión, todas las células del cuerpo llevarán un genoma reparado; todas, incluidas las células germinales. La mutación ya no pasará a generaciones futuras, la corrección es permanente.

Lo cual es perfectamente posible, si esta nueva tecnología se emplea en combinación con las técnicas convencionales de reproducción asistida. Hace unos meses, por ejemplo, contaba aquí la curación de ratones que sufren distrofia muscular de Duchenne utilizando CRISPR/Cas para corregir una mutación en embriones que están es su fase más inicial (cuando tienen una sola célula). Casi al mismo tiempo, investigadores de Nanjing, en la República Popular China, publicaron en la revista Cell la introducción de dos cambios genéticos en monos, usando la misma estrategia. Era cuestión de tiempo que alguien hiciese lo mismo en embriones humanos, de ahí el comentario aparecido en Nature al que me refería al principio de este post: “¡no modifiquéis la línea germinal humana, al menos por ahora!” Consejo que parece haber caído en saco roto, porque ayer mismo, pocas horas después de mi intervención radiofónica, veo en twitter que la revista Protein Cell acaba de publicar los resultados de otros investigadores chinos que utilizan CRISPR/Cas para corregir un gen en embriones humanos.

La cosa es un poco más compleja, porque para salvar problemas éticos los investigadores inyectaron las moléculas correctoras en embriones humanos tri-pronucleares, es decir, embriones que llevan el material genético de un óvulo y de dos espermatozoides. Tales cigotos aparecen en ocasiones en las técnicas de fertilización in vitro y no son viables, lo cual supone una cierta medida de precaución por parte de estos científicos. En cualquier caso, los resultados tampoco fueron un gran éxito: de 81 embriones inyectados, sobrevivieron 71 y sólo unos pocos portaban la corrección genética adecuada. Hubo algunos con cambios genéticos en otras regiones del genoma, lo cual es totalmente inaceptable si se pretende utilizar esta terapia en humanos. De hecho, al parecer las revistas Science y Nature se negaron a publicar esta investigación, por las cuestiones éticas que plantea y por la falta de reflexión y consenso que todavía existe en la comunidad científica y en la sociedad al respecto.

“La revista Protein Cell acaba de publicar los resultados de investigadores chinos que utilizan CRISPR/Cas para corregir un gen en embriones humanos. Las revistas Science y Nature se negaron a publicar esta investigación, por las cuestiones éticas que plantea”

Otro de los problemas es que los embriones correctamente tratados resultaron ser mosaicos, es decir, una mezcla de células corregidas y no corregidas. Esto supone otro obstáculo importante, porque no asegura la curación completa de la enfermedad. Pero es un problema que podría resolverse fácilmente, porque esta misma semana investigadores de la Universidad de San Diego publicaban en la revista Science una variación de esta tecnología que lleva el sonoro nombre de Mutagenic Chain Reaction. O sea, una especie de reacción en cadena de correcciones genéticas. En este caso los investigadores trabajaban con moscas, introduciendo en sus genomas un gen que cambia el color de los ojos. Para que esto suceda es necesario corregir las dos copias de ese gen en cada célula, pero CRISPR/Cas habitualmente sólo repara una de las dos copias. Por tanto, estos científicos modificaron el sistema de modo que, una vez que se ha corregido una de las copias, la propia célula fabrica las moléculas necesarias para corregir la otra copia. Y la cosa no se para ahí (por eso se llama reacción en cadena), porque con cada nueva generación la copia corregida se encargará de corregir cualquier otra posible copia no corregida con la que se encuentre en un nuevo embrión. Dicho de otro modo, la versión “corregida” se extenderá por toda esa población en unas pocas generaciones. Esto podría venir muy bien para crear animales de laboratorio con determinadas características o para acabar con enfermedades transmitidas por insectos, como la malaria. En el caso de humanos, las posibles consecuencias van más allá de la medicina y entran en el terreno de la ciencia ficción.

Por primera vez en nuestra historia, pronto estaremos en condiciones de decidir el rumbo que tomará nuestra especie, cuál será el siguiente paso en nuestra evolución”

Lo que está claro es que ahora cualquier laboratorio que tenga cierta experiencia en técnicas de fertilización in vitro podrá utilizar estas tecnologías para crear embriones modificados genéticamente, siempre y cuando lo permita la legislación local. Varios países miembros de la Unión Europea prohíben la modificación de la línea germinal, pero la situación en Estados Unidos es más ambigua. En definitiva, la pregunta es si la sociedad está dispuesta a aprobar la modificación de nuestra línea germinal, y en qué condiciones. Varios estudios muestran que el público rechazaría masivamente la aplicación de esta tecnología para conseguir niños “perfectos”, más inteligentes o más fuertes. Sin embargo, la mayoría aprobarían su uso para erradicar enfermedades genéticas como la fibrosis quística, la hemofilia, o la distrofia muscular. El problema, como siempre, radica en dónde situar el límite; incluso, si es realista pensar que se podrá establecer un límite…

A mi juicio, ésto es precisamente lo más fascinante de todo este asunto: no sabemos dónde nos llevará. Está claro que hoy por hoy la tecnología CRISPR/Cas todavía no es 100% fiable, pero eso es algo que los científicos solucionarán en pocos años. Entonces, llegará un momento en que se podrán generar niños perfectos que formen una casta genética privilegiada a lo Gattaca. O replicantes a lo Blade Runner. O, simplemente, seres humanos modificados genéticamente para vivir ciento cincuenta años sin padecer enfermedades asociadas al envejecimiento. Por primera vez en nuestra historia, pronto estaremos en condiciones de decidir el rumbo que tomará nuestra especie, cuál será el siguiente paso en nuestra evolución. Lo terrible sería que cuando llegue ese momento no estemos preparados para tomar tal decisión, por falta de reflexión y consenso. Porque entonces, unos pocos la tomarán por todos los demás.

Organoides humanos en ratones de laboratorio

organoides de intestinoYa sé que lo de “organoides” a alguno le sonará raro, como de ciencia ficción, pero no hay que asustarse. Los científicos llaman organoides a grupos de células organizadas de forma parecida a un órgano natural (hígado, corazón, riñón) pero sin llegar a ser el órgano completo. Desde el punto de vista de la medicina regenerativa, la idea es brutal. ¿Se imaginan un almacén con pequeños trozos de hígado humano listos para ser trasplantados? O piensen en lo útil que sería un organoide hepático construido con las células de un paciente que sufre una enfermedad del hígado, por ejemplo; la cantidad de información que podríamos obtener sobre esa enfermedad, o los fármacos que podríamos ensayar hasta dar con el más eficaz…

“¿Se imaginan un almacén con pequeños trozos de hígado humano listos para ser trasplantados?”

Con la explosión de la investigación en células madre que venimos presenciando en los últimos años, todo esto podría ser realidad en un futuro cercano, pero hay que ir dando pasos seguros. Hoy en día ya se utilizan con éxito distintos tipos de células madre para tratar enfermedades, especialmente las llamadas células madre “adultas”. Poco a poco, vamos conociendo mucho mejor las células madre pluripotenciales, tanto embrionarias como las reprogramadas a partir de células diferenciadas. De hecho, estamos viendo ya los primeros resultados de ensayos clínicos que utilizan este tipo de células. Todo esto, unido a enormes avances en ingeniería de tejidos, ha hecho posible también “atacar” el problema de la formación de órganos en el laboratorio. En este contexto se encuadra la publicación, en la revista Nature Medicine, de un trabajo realizado por científicos estadounidenses en el que demuestran que es posible formar pequeños organoides humanos.

“En este contexto se encuadra un trabajo realizado por científicos estadounidenses, en el que demuestran que es posible formar pequeños organoides humanos”

Los investigadores se atrevieron en este caso con un órgano tan complejo como el intestino, lo que demuestra una buena dosis de coraje. El intestino (ver foto más arriba) es un órgano compuesto por una capa muscular que lo envuelve por fuera y varios tipos de células en su interior, células que forman vellosidades y se especializan en absorber sustancias para enviarlas a la sangre. ¿Se puede fabricar una estructura tan compleja a partir de un solo tipo de célula? Si el embrión lo hace, por qué no va a ser posible… En este caso, los científicos comenzaron con células pluripotenciales (tanto embrionarias como reprogramadas a partir de la piel o de la sangre de donantes) y las trataron con un cóctel que dio lugar a organoides intestinales. A continuación trasplantaron estos organoides bajo la cápsula del riñón de ratones inmunodeprimidos, que aceptan células humanas sin rechazarlas. Sorprendentemente, los organoides crecieron y fueron organizándose hasta dar lugar a pequeños fragmentos de intestino perfectamente formado: músculo, células especializadas en la absorción que se renuevan continuamente, etc.

“Sorprendentemente, los organoides crecieron y fueron organizándose hasta dar lugar a pequeños fragmentos de intestino perfectamente formado”

Al parecer, la técnica de microcirugía empleada para situar los organoides en el riñón, de forma que reciban un buen aporte sanguíneo, es crucial para el éxito de este procedimiento. Pero lo importante es que se haya solventado un escollo difícil y que se haya dado con una tecnología reproducible, porque como decía al principio esto podría tener múltiples aplicaciones en medicina, y no sólo en pacientes con enfermedades que afectan al intestino. Para empezar, los científicos han demostrado que es posible usar células reprogramadas humanas, lo que abre la posibilidad de generar pequeños órganos para autotrasplante en aquellos casos en que no aparezca un donante adecuado.

“Esto tecnología tardará aún años en llegar a la práctica clínica habitual, pero mientras tanto ya podría resolver problemas médicos de gran relevancia”

Evidentemente, esta tecnología tardará aún años en llegar a la práctica clínica habitual, pero mientras tanto ya podría resolver problemas médicos de gran relevancia. Por ejemplo, las pruebas que se hacen para ensayar el funcionamiento de fármacos en modelos animales podrían reemplazarse por ensayos en organoides, lo cual no sólo disminuiría el uso de animales de laboratorio sino que daría resultados más extrapolables a humanos: en el fondo, se estarían estudiando órganos prácticamente idénticos a los de los enfermos. Como es sabido, muchos de los fármacos que funcionan en los modelos animales no son eficaces cuando llegan a la fase de ensayos en humanos, lo que contribuye a que el tiempo necesario para poner un fármaco en el mercado sea de años. Las pruebas sobre organoides deberían acelerar mucho este proceso, lo cual ya de por sí tendría un impacto enorme en la lucha contra la enfermedad. Con un poco de suerte (y mucho más trabajo) los auto-trasplantes llegarán después…

Anticongelante natural en peces de la Antártida

pescado congeladoLas aguas que rodean el continente antártico son, naturalmente, frías… muy frías. Para vivir allí durante todo el año sin morir congelado, hay que tener algo especial, sobre todo si eres un animal y no tienes la posibilidad de ponerte un neopreno. Por eso es sorprendente que estas aguas están pobladas por unos peces bentónicos que soportan muy bien estas temperaturas gracias a diversos mecanismos evolutivos que evitan que se les congele la sangre. Uno de estos mecanismos, descubierto hace unos años, es la presencia en la sangre de unas proteínas especiales con actividad “anticongelante”: cuando se comienzan a formar los cristales de hielo en la sangre, estas proteínas se pegan a la superficie de los cristales e impiden que aumenten de tamaño. Ahora, un artículo publicado en la revista PNAS muestra el precio que estos peces han de pagar por semejante innovación evolutiva.

Los científicos querían saber qué sucede en la sangre de estos peces cuando se encuentra a temperaturas más altas de las que habitualmente soporta en el agua antártica: ¿se funden los mini-cristales de hielo? ¿cómo? ¿a qué temperatura? Lo que observaron fue que las proteínas anticongelantes tienen un efecto inesperado porque impiden que los cristales se fundan al llegar a la temperatura teórica en que deberían hacerlo. De hecho, los cristales no desaparecen completamente hasta que están bastantes horas a temperaturas superiores al punto de fusión. Y esto sucede tanto en el laboratorio, estudiando el suero, como en peces vivos que nadan hacia aguas menos frías donde la temperatura debería permitir la fusión de los cristales.

O sea, que las proteínas anticongelantes tienen un efecto paradójico de modo tal que a temperaturas más altas provocan un fenómeno de supercalentamiento. Para entendernos, el supercalentamiento es lo que pasa cuando uno calienta un líquido en el microondas. Aunque la temperatura supere la de ebullición, el líquido no hierve a no ser que lo agitemos (cosa peligrosa que puede terminar con algunas quemaduras si no se hace con cuidado). Esto es porque el líquido estaba supercalentado y al agitarlo hierve de golpe. Algo similar sucedería en la sangre de estos peces debido a la presencia de las proteínas anticongelantes. Al margen de cuestiones más prácticas que podrían ayudar a tratar situaciones de congelación en humanos, el reto ahora es descubrir si la acumulación crónica de estos cristales tiene algún efecto nocivo sobre los animales, y cómo hacen para superarlo.

 

Nueva máquina contra la septicemia

biospleenEl nombre de Biobazo suena un poco raro (“biospleen” queda mucho mejor), pero da igual porque este invento podría salvar muchas vidas. Millones, de hecho, porque se calcula que al año mueren en el mundo unos ocho millones de personas por septicemia, una infección masiva de la sangre. Las causas de que sea tan letal son variadas: la tardanza en dar con el microorganismo responsable retrasa un tratamiento antibiótico eficaz, las bacterias liberan toxinas que provocan una reacción exagera del sistema inmune, etc. Es difícil luchar contra todo esto con las armas tradicionales, por lo que expertos en bioingeniería del Instituto Wyss de Boston se decidieron a explorar una solución alternativa: eliminar rápidamente de la sangre los microorganismos y, a poder ser, las toxinas que liberan. Según los resultados que publican en la revista Nature Medicine, parece que lo han conseguido.

El artilugio viene a funcionar como una máquina de diálisis, pero con las biotecnologías del siglo XXI. De hecho, se inspira en la estructura interna del bazo, de ahí su nombre. Está formado por unos canales a través de los que circula la sangre, donde entra en contacto con unas nanoesferas recubiertas por una molécula natural capaz de unirse a una gran variedad de bacterias y virus (casi unos cien, que se sepa). Gracias a esta molécula (una lectina que se une a manosa) las nanoesferas atrapan los microbios patógenos sobre su superficie, y como son magnéticas pueden ser extraídas fácilmente de la sangre y recogidas en otro canal, que vendría a ser la “alcantarilla” del sistema. Los científicos probaron la eficacia del nuevo aparato en la sangre de ratas a las que se había inyectado una buena cantidad de bacterias como las que causan septicemia en humanos (E. coli o estafilococo aureus). En cinco horas, el aparato había eliminado el 89% de los microorganismos de la sangre de los animales. La supervivencia de las ratas septicémicas fue baja, como era de esperar, sólo sobrevivió un 14%. En cambio, la utilización del biospleen elevó la supervivencia al 90%.

Los científicos comprobaron cuánto tiempo tardaría el aparato en limpiar toda la sangre de un humano adulto (unos cinco litros) y creen que podría hacerlo en unas cinco horas. Además, los desechos llevan una gran concentración de las bacterias, lo que podría acelerar mucho el diagnóstico exacto de cuál es el patógeno que causa la septicemia en un paciente concreto. Y también podría utilizarse para eliminar de la sangre algunos virus como el VIH o el Ébola. Poco más hay que decir. Simplemente, esperemos que se comience a ensayar en humanos cuanto antes. Muchos lo agradecerán.

Jugando al yo-yo con la memoria

brainmachineHace años que los neurocientíficos creen que la base molecular de la memoria está en un fenómeno llamado LTP, que responde a las siglas en inglés de Long-Term Potentiation, o sea, potenciación a largo plazo. Básicamente, lo que sucede es que un circuito nervioso concreto, entre unas neuronas determinadas en una región cerebral llamada hipocampo, se refuerza debido a la estimulación repetida. Pero aunque existe bastante unanimidad al respecto, ha sido difícil obtener una prueba concluyente de que este fenómeno es el que permite almacenar los recuerdos. Ahora, neurocientíficos de California publican en la revista Science unos resultados que parecen demostrarlo.

Sus experimentos se basan en los típicos estudios de condicionamiento en ratones. Si reciben repetidamente una pequeña descarga eléctrica cuando oyen un sonido, después  se comportarán como si fueran a recibir la descarga simplemente al escuchar ese mismo sonido. Esto significa que han asociado ambas cosas y que guardan ese recuerdo negativo en sus cerebros. En cambio, si al oír el sonido no dan muestras de miedo, quiere decir que ya han olvidado la asociación. En este caso, los investigadores no utilizaron un sonido, sino algo más sofisticado: luz. Gracias a la optogenética, hoy en día es posible modificar algunas neuronas concretas de forma que se activen cuando son estimuladas por una luz azul dentro del cerebro. Utilizando esta herramienta, los neurocientíficos estimularon las neuronas que conectan los estímulos auditivos con los circuitos del miedo, y provocaron un recuerdo negativo. Pero no sólo eso, sino que después consiguieron eliminar ese recuerdo, simplemente estimulando otra vez esas neuronas con otro tipo de impulsos luminosos. Y lo más sorprendente de todo: fueron capaces de restablecer el “miedo” en los animales que habían perdido el recuerdo de la descarga eléctrica.

No sé a vosotros, pero a mí me impresiona bastante que se puedan borrar y re-escribir recuerdos a voluntad, simplemente estimulando algunas neuronas de una forma concreta. De hecho, parece increíble que se pueda crear un recuerdo negativo de algo que los animales nunca han experimentado en la realidad… Las posibles aplicaciones son inmensas, pero hay que pensar bien antes de comenzar a trasladar esta tecnología a humanos. Aún es pronto, me diréis algunos, pero a la velocidad a la que avanzan las cosas podríamos estar debatiendo el uso correcto de esta tecnología antes de lo que pensamos.

Misterios del código genético

doble hélice de ADNUno podría pensar que ya lo ha visto todo, sobre todo si lleva varias décadas en esto de la genética. Pero lo bonito de la ciencia es que no deja de depararnos sorpresas. Natalia Ivanova, investigadora del Instituto de Genomas de California, estaba analizando los genomas de muchos mibrobios y vio que cuando el ordenador calculaba las proteínas codificadas por esos genomas, en algunos casos eran demasiado pequeñas (el tamaño medio de las proteínas en bacterias suele estar en torno a los 800 aminoácidos, pero en estos genomas no pasaría de 200). Imaginen la cara que se le quedó cuando comprobó que un sencillo truco arreglaba el problema: “recodificar” (o sea, cambiar el significado) de uno de los codones de parada para que, en vez de significar STOP, introdujese el aminoácido glicina y así se pudiera seguir añadiendo aminoácidos…

El problema es que esto no debería suceder, porque en teoría el código genético es universal. Y universal quiere decir que todos los seres vivos imaginables utilizan la misma codificación, según la cual un codón (un triplete formado por tres letras) tiene un significado unívoco: añadir un aminoácido concreto a la proteína que se está formado, o parar el proceso. Para esto último, el código genético cuenta con tres codones “STOP”; ahora parece que uno de ellos puede tomar, a veces, otros significados. Aunque ya se conocían algunos casos de esta anomalía, eran excepciones contadísimas, rarezas genéticas. Lo que ahora publican estos científicos en la revista Science, en cambio, es que se trata de algo bastante frecuente. En algunos ambientes, de hecho, hasta el 10% de las especies bacterianas analizadas llevan a cabo este tipo de “recodificación”. ¿Cómo no lo habíamos visto antes?

Para entenderlo habría que recordar aquí la metáfora de la farola, que a menudo se aplica a la ciencia experimental: si sólo buscas allí donde llega la luz de una solitaria farola, hay muchas cosas que quedarán en la oscuridad y no verás nunca. Lo cual se aplica perfectamente al análisis de genomas bacterianos, porque hasta ahora sólo se habían estudiado mayoritariamente las bacterias que crecen en los medios de cultivo de los laboratorios, que en realidad sólo son una minoría de las que pululan en la naturaleza. Los avances tecnológicos de estos últimos cinco años han hecho posible, por primera vez en la historia, leer los genomas de todas esas otras especies “incultivables”, y esto ha permitido a Ivanova y sus colegas analizar 1.700 muestras de distintos ambientes (incluyendo 17 sitios distintos del cuerpo humano). Así llegó la sorpresa.

¿Dónde nos lleva esto, además de recordarnos lo poco que conocemos? Desde el punto de vista práctico hay consecuencias muy claras, especialmente en el campo de la Biología Sintética que está tan de moda (como contaba yo aquí en uno de los últimos posts). A la hora de crear organismos sintéticos los científicos generalmente recodifican sus genomas como medida de seguridad, de modo que no puedan interferir con los seres vivos de la naturaleza. Pero si muchas bacterias son capaces de saltarse los STOP naturales, quizás no tendrían muchas dificultades en adaptarse a esos cambios introducidos artificialmente. Habrá que estudiarlo a fondo…