Ciencia Kanija

¿Han evolucionado nuestros genes para volverse contra nosotros?

El cáncer es una consecuencia natural de la evolución humana. Nuestros genes no se han desarrollado para darnos una vida larga y feliz. Están optimizados para autocopiarse en la siguiente generación – sin tener en cuenta nuestros propios deseos. De acuerdo con Jarle Breivik, profesor asociado de la Universidad de Oslo, Noruega, es por tanto poco probable que encontremos una solución final al cáncer.

Investigando en el Instituto de Ciencias Médicas Básicas, Breivik explora la conexión entre el desarrollo del cáncer y la evolución darwiniana. En una reciente entrevista con Scientific American concluye que “el cáncer es una consecuencia fundamental de la forma en que estamos fabricados”.

Tiempo de vida limitado: “Todo el genoma humano está probablemente desarrollado para darnos un tiempo de vida limitado”, dice Breivik.

Somos colonias temporales fabricadas por nuestros genes para propagarse a sí mismos hacia la próxima generación. La solución final al cáncer sería tener que reproducirnos a nosotros mismos de una forma distinta”.

Genes que reparan genes

Como estudiante médico en el Hospital Radium Norwegian, Breivik descubrió un fenómeno curioso. Encontró que las células de cáncer que se desarrollan en el colon superior tienen otro tipo de mutaciones que las que se encuentran en tumores más cercanos al recto. Este hallazgo fue confirmado por otros investigadores y podría ser examinado para mutaciones en unos genes que reparan el ADN. Tales genes han evolucionado para prevenir las mutaciones en otros genes que juegan un papel vital en defender al organismo del cáncer. Pero ¿por qué las células de la región superior del intestino pierden un tipo distinto de mecanismo de reparación que aquellas que están mas abajo?

Breivik estaba determinado a hallar una explicación. Tras varios años de recopilación de datos y modelado teórico, fue capaz de demostrar una conexión entre la pérdida de reparación de ADN y factores ambientales perjudiciales en los intestinos. Curiosamente, no obstante, las células de cáncer parecían haber perdido los mecanismos de reparación que las protegerían de los daños del ADN en su entorno particular. Breivik, de esta forma, propuso la siguiente hipótesis: Aunque la reparación de ADN es favorable para el organismo; podría no ser favorable para una célula individual. La teoría fue desarrollada en distintos artículos científicos, incluyendo una invitación a Comentarios en los Eventos de la Academia Nacional de Ciencias de Estados Unidos, y podría ilustrarse como el efecto de estrategias alternativas en una carrera de coches (figura 1).

El Gran Premio del ciclo celular (Figura 1)Los beneficios y costes de la reparación de ADN pueden ilustrarse como estrategias alternativas en un circuito de carreras. El coche verde siempre para a reparar cuando sufre algún problema, mientras que el coche rojo ignora todas las luces de advertencia. El coche verde puede tener una mejor estrategia bajo condiciones normales (A) debido a que siempre tiene un motor en perfectas condiciones, mientras que el coche rojo acumula problemas. Por la misma razón, parece también racional que los entornos duros favorecen la estrategia de reparación del coche verde. Paradójicamente, sin embargo, la respuesta puede ser exactamente la contraria. Imagina tu cuerpo como una zona de guerra donde el humo del tabaco, una dieta poco sana y excesiva luz solar ataquen los genes con munición pesada (mutagen en la figura B). Los daños aparecen más rápido de lo que pueden repararse, y el coche verde queda atrapado en el taller. Parar para reparar es, por tanto, una estrategia fatal, y es mejor continuar a pesar de acumular problemas. El modelo explica de esta forma por qué los entornos mutagénicos favorecen la aparición de células cancerosas genéticamente inestables en nuestro cuerpo (tomado de Breivik, Proc Natl Acad Sci USA 2001; 98: 5379–81). Clic aquí para agrandar

“Decidir cuando parar a reparar y cuando continuar es un reto complicado. Hacer las reparaciones asegura un vehículo optimizado, pero también consume valiosos recursos y tiempo. A primera vista, puede parecer obvio que un entorno de más daños requiere más reparaciones. Paradójicamente, sin embargo, el efecto puede ser exactamente el contrario. Imagina que estás en una carrera a través de una zona de guerra con bombardeos constantes. Detenerte a reparar puede ser una estrategia fatal, y es mejor continuar con las ruedas desinfladas y el motor quejándose que parar a reparar”, dice Breivik.

Esta ilustración explica de esta forma por qué las células cancerosas genéticamente inestables se ven favorecidas por los ambientes hostiles —como sucede en los pulmones de un fumador empedernido. El modelo también puede ser descrito de forma matemática y ha sido confirmado experimentalmente en cultivos celulares y modelos animales por grupos de investigación puntera en el campo.

“Las células expuestas a carcinógenos concretos mueren si tienen el mecanismo de reparación adecuado, mientras que las células cancerosas genéticamente inestables continúan creciendo”, explica Breivik.

Evolución interna

Esta investigación demuestra cómo el entorno influye en la selección de los genes dentro del cuerpo y es idéntico a los principios para los que Darwin encontró explicación en el origen de las especies.

“El cuerpo no es un sistema estático. Nuestras células están en un constante estado de desarrollo, y surgen nuevas variantes genéticas cada día. Muchas de estas mutaciones son eliminadas por el sistema inmune pero, antes o después, una célula romperá las defensas y desarrollará un tumor de renegadas de crecimiento salvaje”.

El desarrollo del cáncer es un proceso evolutivo dentro de un organismo multicelular, pero también está relacionado con el proceso general de la evolución a través de las generaciones. La vida comienza cuando los genes de nuestros padres se unen en el cigoto. Estos genes han sido seleccionados a lo largo de millones de generaciones por su capacidad para crear un organismo funcional, pero pocos días después de la fertilización los genes se dividen en dos direcciones distintas. Algunos terminan en células germinales (esperma y óvulos) que traerán a la nueva generación, mientras que el resto termina en células somáticas que crean nuestro cuerpo. Las células somáticas están programadas inicialmente para cooperar, pero cuando crecemos y surgen nuevas mutaciones, el proceso evolutivo favorecerá a las células que rompan la línea y se propaguen libremente por el cuerpo. Por tanto, de acuerdo con Breivik, la división entre las células germinales y las células somáticas representa la explicación darwiniana del cáncer (ver figura 2).

Bombas de relojería

La selección natural favorece a los genes por su capacidad para replicarse en un ambiente dado. A través del curso de la evolución, han desarrollado de este modo mecanismos cada vez más complejos de autorreplicación, primero como organismos unicelulares y más tarde como células que cooperan en complejas colonias.

“A éstas pertenecen los humanos. Somos colonias de células desarrolladas para propagar nuestros genes de una generación a la siguiente. Tan pronto como nuestros niños pueden cuidar de sí mismos, somos irrelevantes para los genes. Puede ser bueno tener cariñosos abuelos, pero docenas de resistentes ancestros no incrementarán una posibilidad genética de supervivencia — al contrario, pueden representar un gasto de valiosos recursos. Todo el genoma humano está por tanto desarrollado posiblemente para darnos un tiempo de vida limitado”, dice Breivik.

El origen del cáncer (Figura 2)Los organismos multicelulares, como los humanos, implican una división entre las células somáticas que forman el cuerpo y las células germinales que se envían ala siguiente generación. Los genes que se desarrollado a través de la línea germinal han sido seleccionados por su capacidad para construir organismos funcionales y reproductores. Desviándose al linaje somático, no obstante, los nuevos mutantes son favorecidos por su capacidad de reproducirse en el cuerpo. Las células viejas por tanto proceden implacablemente a romper los mecanismo de regulación del crecimiento, y puede entenderse el cáncer como una consecuencia natural de las dinámicas de la evolución (adaptado de Breivik, Semin Cancer Biol 2005; 15: 51–60). Clic aquí para agrandar

Cree que muchos de nuestros genes están construidos de tal forma que nos protegen del cáncer en la primera parte de nuestras vidas, pero que están programados para la destrucción cuando nos hacemos viejos.

“Vemos que el ADN que repara genes, los cuales nos protegen del cáncer en nuestra juventud, contiene secuencias de ADN inestable que incrementan su probabilidad de colapsar conforme pasa el tiempo. Estas secuencias son bombas de relojería en nuestro genoma y representan una paradoja si consideramos que es lo mejor para el organismo. Si tomamos la perspectiva de nuestros genes, por otra parte, el fenómeno es bastante lógico”, dice Breivik. Actualmente está estudiando los mecanismos moleculares y evolutivos que llevan a tales genes de reparación inestable.

El siguiente paso en la evolución

A pesar de los importantes avances en terapias, todas las estadísticas demuestran que la incidencia del cáncer continúa aumentando.

“Cuando mejor tratamos el cáncer, más ancianos nos volvemos y más cáncer habrá en la población. Además, unas mejores terapias en niños y jóvenes implican que más genes cancerígenos se pasan a la siguiente generación. Por lo que sabemos de dinámicas evolutivas, creo que es imposible encontrar una solución terapéutica al cáncer. El problema básico es que estamos atrapados en un cuerpo que los genes han hecho que sea desechable. Una solución sería algo mucho más radical que un nuevo medicamento”, dice Breivik.

Argumenta que la terapia contra el cáncer es un intento de contrarrestar la decadencia natural del cuerpo. Si pensamos sobre ello, sin embargo, no es verdaderamente por el cuerpo por lo que nos preocupamos. Después de todo, la mayoría de la gente estaría más que feliz de cambiar un órgano defectuoso por uno nuevo.

“Es nuestra mente, nuestros pensamientos y conciencia lo que desesperadamente queremos conservar. Si miramos los desarrollos tecnológicos como un todo, puede ser exactamente lo que esté pasando. La revolución actual en información y biotecnología puede interpretarse como la liberación de la mente de los genes. Es difícil imaginar una alternativa, pero si pudiéramos ver mil años en el futuro, estaría muy sorprendido si la Tierra estuviese dominada por criaturas bípedas con un tiempo de vida limitado”, dice says Jarle Breivik.