NeoFronteras

Genética frente a ambiente en el envejecimiento

Área: Genética — lunes, 28 de julio de 2008

Según una investigación podría ser posible reducir o aumentar la actividad de ciertos genes para frenar el envejecimiento.

Foto
Nematodo Caenorhabditis elegans. Foto: Amy Pasouinelli, NIH.

El estudio se ha hecho sobre Caenorhabditis elegans, un gusano nematodo que es un animal frecuentemente utilizado en estudios genéticos por su sencillez. A pasar de las grandes diferencias anatómicas entre este nematodo y el ser humano ambos guardan grandes parecidos a escala genética, por lo que quizás este tipo de resultados puedan ser aplicados al hombre en un futuro.
El estudio es potencialmente importante y ha sorprendido a los investigadores implicados. Nos dice que el ritmo de envejecimiento puede ser reducido mediante la manipulación de las señales del circuito genético que hay en el interior de las células y que está encargado de controlar el envejecimiento.
Este descubrimiento desafía además la teoría imperante del envejecimiento que dice que nuestros cuerpos se deterioran debido al daño causado en el material genético de nuestras células por diversos factores como la luz solar, el tabaco, productos químicos, radicales libres, enfermedades, etc. En su lugar se sugiere que, además de los factores anteriormente mencionados, hay una combinación de factores genéticos que contribuyen al envejecimiento, como la existencia de ciertos genes que portarían instrucciones para comenzar dicho proceso.
Según Stuart Kim, de Stanford University School of Medicine, bajo la hipótesis exógena no se puede explicar por qué un gusano puede vivir unas dos semanas, una tortuga unos 100 años, algunas ballenas 200 años y ciertos bivalvos 400 años. Los radicales libres o la radiación no distinguen entre células humanas y las de un gusano, así que esas diferencias se deben a otras causas. La nueva teoría solucionaría esta paradoja.
Determinados genes maestros se encargan de dirigir y mantener las funciones corporales. Estos genes fabrican proteínas denominadas factores de trascripción que influyen en la actividad de otros genes, activándolos o silenciándolos. Según esta nueva teoría habría unos genes maestros que estarían programados para fabricar más o menos cantidad de determinados factores de trascripción. Durante la juventud no habría cambios en este sistema, pero después la alteración de los niveles de estos factores provocaría los cambios necesarios para comenzar el proceso de envejecimiento.
Kim cree que sería posible frenar o incluso revertir el proceso de envejecimiento si los científicos pudieran saber cómo mantener estos genes maestros en su curso habitual.
Estos investigadores han encontrado que cuando los C. elegans envejecen hay un desequilibrio en este sistema regulatorio que antes los mantenía jóvenes. Para ello estudiaron la actividad de 20.000 genes desde que los nematodos tenían 3 días de edad (equivalentes a los 20 años para un humano) hasta los 18 días de edad (80 ó 90 años en los humanos).
Según los gusanos envejecían los investigadores observaron cambios en la actividad de 1.200 genes, de los cuales algunos se habían activado y otros silenciado. Muchos de estos genes estaban controlados por el factor de trascripción elt3, conocido por estar relacionado con el desarrollo de la piel y los intestinos del nematodo. En el transcurso del tiempo elt3 se frena y su producción de factores de trascripción se reduce. Según esta investigación esto viene causado por el aumento de actividad de otros dos genes, el elt5 y el elt6, también relacionados con el desarrollo de la piel y los intestinos.
Según Kim elt5 y elt6 frenaría a elt3 a la manera que se pisa el freno de un automóvil en marcha. Según se aprieta el freno se ejerce una fuerza y el auto desacelera dependiendo de lo apretado que esté el “acelerador” y los genes que dependen de él dejarían de funcionar apropiadamente.
Cuando estos investigadores bloquearon los genes elt5 y elt6 en gusanos adultos permitieron que el elt3 siguiera actuando. Como resultado los gusanos vivieron una semana más de lo que es normal.
Cuando expusieron a los gusanos al calor, a los radicales libres y a otros factores que alteran negativamente el ADN no encontraron ninguna alteración en el sistema de los genes elt ligados al envejecimiento. Por tanto este sistema no dejaría de funcionar por factores exógenos, sino que estaría programado para hacerlo así.
Lo que no es fácil de explicar es el mecanismo evolutivo que dio lugar a este sistema. Había una hipótesis que mantenía que los mecanismos de envejecimiento genéticos habrían evolucionado para eliminar a los organismos más viejos, poniéndolos en un proceso de deterioro y que así no compitieran con los más jóvenes en recursos. Pero la selección natural trabaja favoreciendo los genes que ayudan al organismo a tener la máxima descendencia posible, y una vez que el periodo reproductivo se acaba los genes están más allá del punto en el que puedan ser seleccionados. Por tanto, los críticos, basándose en esto último, mantienen que no hay manera en la que el envejecimiento pueda estar genéticamente programado.
Kim da la vuelta al argumento, como la selección natural no puede afectar a los genes más allá de la época reproductiva los mecanismos recientemente descubiertos aparecerían entonces por error y no pueden ser eliminados o mejorados por selección natural precisamente por ese mismo mecanismo, mientras que antes de ese punto el sistema funciona bien porque ya ha sido seleccionado por evolución.
Kim cree que este proceso, junto con el daño causado en el ADN, son los responsables del envejecimiento. Afirma que evitando los factores que dañan el ADN y manipulando el sistema de genes maestros que controlan el envejecimiento se podría frenar el proceso de envejecimiento en humanos.

Fuentes y referencias:
Nota de prensa.
Artículo original en Cell.

Salvo que se exprese lo contrario esta obra está bajo una licencia Creative Commons.
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8 Comentarios

  1. tomás:

    Me refiero a los párrafos antepenúltimo y penúltimo. Vienen a decir que los clásicos defienden que, tras la reproducción, los genes a transmitir ya no tienen sentido y por tanto, el envejecimiento no puede estar genéticament programado. También Kim acepta que la selección natural no puede afectar a los genes más allá de la época reproductiva.
    Pero no veo una relación así de sencilla. Un individuo longevo y exitoso podrá transmitir sus genes a más descendencia en cada época y durante más épocas, lo que redunda en una descendencia más numerosa. En esa descendencia habrá elementos que seguirán la misma suerte. Ello ha de tener límites, por ejemplo el alimento disponible puede ser el más importante. Pero tiene razón el artículo, los genes no influyen tras la edad reproductiva. Aunque habría que aclarar que no son afectados por cambios, pero que basta con que hayan sido afectados antes por mutaciones, cambios de posición, etc. Por ejemplo, si en una especie herbívora hay individuos longevos pero ya sin capacidad reproductora, estos, como más viejos, pueden ejercer de cebo para los predadores que los escogerán como presas más fáciles, salvando así a los más jóvenes. Por tanto, en este caso, su genética longeva sin reproducción está teniendo una consecuencia positiva para le especie. En el caso de los predadores sociales, pueden ejercer labores secundarias en la caza; quizá baste su presencia para llevar los rebaños hacia el lado más conveniente. Así también sería positiva para la especie su pervivencia no fértil. Incluso el hecho de que en las especies jerarquizadas los elementos inferiores en la escala muchas veces no se reproduzcan avala este razonamiento.
    Si esos casos son ciertos, resulta que los genes, que ya se han transmitido antes pero que llevan consigo la longevidad sin descendencia, tienen una consecuencia positiva para la especie. Así las cosas, los cambios que pueden sufrir los genes del ya infértil en nada afectarán a la especie, como resulta evidente, pero el envejecimiento sí puede estar genéticamente programado, al contrario de lo que unos y otros defienden en el artículo. Posiblemente la clave esté en la disponibilidad o no de alimento. Pienso que si este sobra, los especímenes serán más longevos que si falta; y me refiero a ese limitante, pero podrían ser otros, como el territorio.
    En realidad ha de ser la consecuencia de un equilibrio entre los distintos factores.
    Algo importante de dilucidar es que cuando decimos que la evolución tiene como consecuencia la pervivencia de los más fértiles, casi podríamos decir la multiplicación de los genes convenientes -¿para la especie, para sí mismos?- es sólo eso o es que haya más individuos en ella. Me agradaría tratar este tema con alguien más preparado que yo.

    Nombra el artículo las tortugas, ballenas y bivalvos, como especies de larga vida y a las tres parece no les falta el alimento. Y me pregunto por el caso radical de los salmones o las mariposas, es decir, aquellos que mueren tras cumplir con su deber de multiplicarse.

  2. Pablo:

    !Cuanta complicación! A lo mejor los genes implicados en el envejecimiento, también lo están en el fin de la época reproductora, para así ayudar a criar a los nietos y no competir con los más jóvenes por los recursos, la teoría de la evolución es sencilla, no queramos rizar el rizo, estos genes se han seleccionado porque implican una mayor supervivencia de los nietos.

  3. NeoFronteras:

    Estimado Pablo:
    Si es verdad lo que dice, y puede que así sea, debería de proponer un mecanismo de selección natural que lo permita.
    En cuanto a lo de los abuelos hay una teoría para el caso de las mujeres:

    http://neofronteras.com/?p=985

  4. tomás:

    Apreciado Pablo:
    Complicación puede tomarse como complejidad o como dificultad para comprender y quizá como algún sinónimo más.
    Lo que digo no es nada complicado. Podré ser extenso, pero no difícil de entender ni complejo. Sin embardo toda realidad es de una complejidad que tiende a infinito por el hecho -es mi punto de vista- de que cada solución nos proporciona más cuestiones a resolver, símplemente porque sabemos más y, a mayor conocimiento, más dudas. Y no es mi pretensión rizar el rizo, sino indagar en lo que me interesa.
    Respecto a tu aportación, la encuentro muy interesante. El que la hayas expresado con tal brevedad tiene indudable mérito, pero ello no le quita complejidad. Por si no te has dado cuenta, digo lo mismo que tu, pero mucho más largamente durante los párrafos 2º y 3º; es envidiable tu capacidad de síntesis. A lo mejor lo que quieres decir es que me enrollo. Vale; es muy posible.
    He leído el artículo que recomienda Neo y, naturalmente, cuando se trata de detalles, hay que explicar. Como me encantan los comentarios los he leído, y precisamente en el primero, de Ceprio, afirma este lo que parece clásico pero cuya validez quisiera discutir. Dice que “el objetivo de un organismo es reproducirse” y que “no tiene sentido estar vivo si no te puedes reproducir”, por lo que le parece un fenómeno interesante la menopausia. Bueno, hay que entender que habla en sentido evolutivo. Por cierto que Ruth, en el comentario 7, me temo que le parece injusta la discriminación que hace la naturaleza entre hombres y mujeres. Pero esta no entiende de justicia; piensa, Ruth, en el macho de la mantis religiosa, y no es caso único.
    Volviendo a lo nuestro, una cuestión que planteo al final es si la reproducción es el objetivo último de la selección natural. Creo que no. Pienso que es un medio para que la especie cuente con más individuos. Si no fuese así sería inútil el cuidado de las crías. Pero resulta que, muchas veces, en animales que ponen innumerables huevos no existe esa crianza, y a veces sí, como peces que se ocupan de remover el agua y de que no se acerquen predadores a la puesta. Y si, muy distintamente, fuesen los propios genes los que tienden a perpetuarse usando como medio al individuo o a la especie, o a ambos, el planteamiento sería otro. No fracasarían ni cuando la especie se transforma en otra, pues permanece un altísimo % de ellos.
    Es muy posible que todos los objetivos sean compatibles o incluso complementarios, siguiendo distintas estrategias según la especie; no lo sé y me gustaría profundizar en ello, quizá con tu ayuda y la de cualquier otro interesado.
    Un saludo a todos los citados.

  5. Pablo:

    Queridos neofronteras y tomás:

    Los genes de los abuelos, están en los nietos, por lo tanto si se eliminan los genes de los nietos, se eliminan los genes de los abuelos, Y más allá de la época reproductiva! Sin embargo si los nietos sobreviven con la ayuda de los abuelos, y demás parientes en las agrupaciones familiares, todos estos genes sobreviven mucho después de que las hembras hayan entrado en la menopausia. Además desde hace tiempo la evolución se entiende dentro de poblaciones, de tal manera que es una poblacion la que evoluciona, no los individuos aislados, los distintos alelos se van seleccionado, dentro de una población y aumentan su frecuencia si estos aportan una ventaja, claro que para que se creen nuevos alelos, los individuos mas viejos deben ceder su puesto a los más jovenes, deben permitir que estos se reproduzcan para dar una oportunidad a estos nuevos alelos, ya que un cambio en las condiciones del medio podria se fatal para los viejos alelos, las condiciones cambian continuamente.

    Por otro lado los distintos organismos, cuyo fin ultimo es reproducirse, puedes seguir dos estrategias para ello, la estrategia de la “k” y la estrategia de la r, los primeros tienen muchos hijos, apuestan por la cantidad, esto es ventajoso en ambientes nuevos, véase los conejos en Australia, o los insectos, muchos morirán y solo los que queden se reproducirán de nuevo en gran numero, sin embargo los estrategas de la R, apuestan por la calidad, tienen poca descendencia y la cuidan muy bien, véase nosotros mismo o algunos peces que cuidan de la prole en la boca, es en estos últimos donde mi teoría si tiene mayor sentido evolutivo y por lo tanto el envejecimiento si se ha seleccionado evolutivamente, porque hace que los genes se perpetúen, no directamente a través de ellos, no tan directamente, aquí el autor ha caído en lo que yo criticaba, es decir en la simplicidad y el mecanicismo, sino en el seno de una población.

    Gracias por contestar a mi comentario, hasta pronto.

  6. tomás:

    Totalmente de acuerdo. Un afectuoso saludo

  7. Jose M Piñeiro:

    Yo propongo otro mecanismo para seleccionar el envejecimiento.
    – Probablemente los radicales libres, las toxinas, el calor y otras causas deterioran el organismo.
    – El organismo puede reparar estos daños aunque necesita consumir recursos para efectuar esta reparación. A mayor grado de reparación mas consumo de recursos.
    – Los recursos son siempre escasos. Cuanto menos recursos necesite un organismo mayores seran sus posibilidades de supervivencia. También podrá dedicar mas recursos a reproducirse.

    ¿Cual es la tasa de reparación ideal?
    Parece lógico que lo adecuado seria reparar lo suficiente para asegurarse de que no se va a morir por falta de mantenimiento.
    A un ratón no le interesa realizar reparaciones para mantener su cuerpo durante 200 años, pues es muy probable que en pocos años ya lo haya encontrado un gato.
    Un bivalvo, que esta bien protegido y difícilmente va a sufrir un accidente, esta interesado en gastar mucho en mantenimiento. Probablemente en 200 años nadie se lo coma.
    Una ballena adulta o un elefante carecen de enemigos naturales, parece probable que puedan vivir mas de cien años sin sufrir un accidente.

    En resumen: Tú no le pondrías a un coche viejo un tubo de escape garantizado por 50 años (y carísimo). Pondrás uno barato que te lo garanticen por un par de años, pues probablemente el coche no te dure mas.

  8. Ana:

    Mi más sincera enhorabuena a la mente priviligiada de estos científicos e investigadores. No todo el mundo es capaz de profundizar y llegar hasta el fondo más sutil.La inteligencia humana crea cosas impensables.A pesar de la enorme mezquindaz que la sociedad es partícipe de crear así como el espíritu más retrógada evolutivamente hablando, hay personas muy brillantes merecedoras de un verdadero aplauso.Lo que se manifiesta en modo de elogio es curativo y emite radiaciones altas para la humanidad.
    Siempre he elegido el camino más pesado de la vida pero el más creativo para mí y para los demás, ya que , en definitiva, el bien siempre es victoria.Se piense lo que se piense, nunca cambiaré de opinión y me siento muy orgullosa de mi alma y capacidad de amar

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