Lamarckismo y genética evolutiva III. Pruebas y especulaciones

Lamarckismo y genética evolutiva I. Primera parte

Lamarckismo y genética evolutiva II. Segunda parte

Lamarckismo y genética evolutiva III. Tercera parte

En artículos anteriores especulábamos sobre la posibilidad teórica de aportar pruebas de que el medio puede influir en la cantidad de cambios producidos en un individuo. Además, esos cambios deberían de ser originados por mecanismos propios del organismo porque tenemos que recordar que para Lamarck el cambio era producido por el organismo, es decir, como si fuera una especie de tendencia al cambio intrínseca al organismo. Sería fácil imaginar una situación en la que el medio afectara a la velocidad de mutación y que gracias a ello surgieran variantes resistentes al medio, como por ejemplo una bacteria viviendo en presencia de elevadas dosis de radiación: cualquier organismo que viva en ese medio estará sujeto, por el hecho de estar ahí, a una velocidad de cambio genético mayor. Lo importante es determinar si es el organismo quien, por medios propios, induce la variación.

Experimentos y datos

Barbara McClintock, premio Nóbel de fisiología y medicina en diciembre de 1983 por sus trabajos sobre elementos genéticos móviles en el genoma del maíz, descubrió que los genes pueden cambiar de posición en los cromosomas, lo que supuso un importante hallazgo de cara a comprender los procesos hereditarios. Hemos empezado con ella por su discurso al recibir el premio Nóbel, el cual se tituló The Significance of Responses of the Genome to Challenge. En su discurso se declaraba a favor de que un medio inestable o adverso pudiera aumentar la tasa de mutación en los seres vivos por medios moleculares propios, una suposición que casaría con algunos principios lamarckistas, pero vayamos a por las pruebas. Decía McClintock que en respuesta a situaciones ambientales de estrés el genoma se modifica, lo que han confirmado recientes investigaciones que comentaremos a continuación.

En el artículo titulado Pathogen stress increases somatic recombination frequency in Arabidopsis, publicado en Nature genetics en 2002, Lucht y otros investigadores muestran que un factor de estrés biótico como es el ataque del parásito fúngico Peronospora parasitica (figura 3) estimula la recombinación somática en Arabidopsis. La recombinación somática es una respuesta general al estrés en plantas, lo cual ha sido descrito por otros autores y grupos. Este hecho aumenta la variabilidad y la tasa de cambio, lo que puede suponer una ventaja evolutiva aunque aún no se conozcan perfectamente los mecanismos que guían el proceso. Además este mecanismo también ha sido descrito en bacterias, pero centrémonos en este artículo que trata sobre plantas superiores. El grupo de Lucht detectó que ante la presencia de Peronospora parasítica se estimulaba la recombinación genética en Arabidopsis. Se ha observado el mismo efecto al tratar las plantas con productos químicos como el ácido 2,6-dicloroisonicotínico (INA), al tratarlas con benzotiadiazol (BTH) y mediante la mutación cim3, lo cual podría dar algunas pistas sobre qué sistema molecular conecta directamente al estrés producido por el medio y a la recombinación molecular.

En su artículo titulado Transgeneration memory of stress in plants, publicado en Nature en 2006, Moliner y su equipo muestran cómo en plantas de Arabidopsis thaliana tratadas con radiación ultravioleta-C o con flagelina (que es una sustancia elicitor [1] que aumenta la producción de fitoalexinas [2]), aumentan la recombinación homóloga de un gen introducido. También descubrieron que dicha recombinación se mantiene en subsiguientes generaciones. El aumento en el estado de hiper-recombinación en generaciones siguientes es independiente de la presencia del alelo transgénico introducido. Los autores concluyen que determinados factores ambientales conducen a un aumento en la flexibilidad genómica, incluso en sucesivas generaciones no tratadas con ningún tipo de sustancia. De este modo pueden aumentar el potencial de adaptación, además de darse un caso de herencia de caracteres adquiridos, ya que el aumento en la recombinación, en este caso, ha sido adquirido por sustancias presentes en el medio. Además es curioso ver como una sustancia directamente relacionada con el estrés producido por el medio (la flagelina) aumenta la recombinación y por tanto acelera la velocidad de cambio evolutivo, siendo además esta aceleración algo heredable.

Siguiendo con todo esto pero cambiando de dirección, también comentaremos los experimentos de S. L. Rutherford, por ejemplo en su artículo publicado en Nature reviews Genetics y titulado Between genotype and phenotype: protein chaperones and evolvability. En este artículo se trata un tema no relacionado con los dos artículos comentados con anterioridad. No obstante también nos puede hacer comprender la importancia del ambiente en la regulación génica, y cómo ese ambiente puede influir en la tasa de evolución. En este trabajo se nos habla de las chaperonas, que son las directamente encargadas del plegamiento funcional de muchas proteínas.

Se ha descubierto que las chaperonas HSPs limitan la variación fenotípica al enmascarar variantes mutantes, y que según el ambiente en que esté el organismo son más o menos estrictas haciendo su trabajo, pudiendo influir directamente el ambiente en la función, la expresión o actuación de otros genes y otras proteínas. De este modo se podría sugerir otra vía mediante la cual el ambiente podría influir en cómo de fidedigna es la copia del DNA y cuánto varía de generación en generación.

¿Qué evidencias hay que buscar ahora?

Una vez comentado todo esto, ¿tenemos suficiente evidencia para afirmar que el medio influye en la cantidad de cambios que puede sufrir un organismo, su velocidad de evolución, y además trasmitir ese carácter adquirido a la descendencia? Distingamos la especulación de los hechos: el experimento publicado en Nature, Transgeneration memory of stress in plants, así parece indicarlo, al menos en ese caso en concreto. Ahora bien no podemos generalizar pero no sería extraño que también sucediera en otros organismos.

Ahora lo que faltaría por comprender es qué procesos y qué rutas genéticas y metabólicas rigen estas particularidades descritas por algunos autores, las cuales parecen validar una de la premisas del lamarckismo: que el medio sí que afecta a una característica de los organismos tan importante como su velocidad de mutación, y que este carácter incrementado de forma adquirida puede pasar a la descendencia, siendo el organismo quien regula su capacidad de cambio evolutivo. Ahora lo que hay que buscar es más evidencia y más casos, además de profundizar en las causas metabólicas y genéticas de este fenómeno. También habría que investigar si el aumento de variación inducido por el medio se produce en todo el genoma por igual o si afecta a algunas zonas más que a otras, significando así una posible evolución dirigida por el propio organismo, una afirmación para la cual aún no hay ninguna prueba científica.

Conclusión

Como conclusión solo queda decir que la información del organismo no está inscrita exclusivamente en una secuencia de ADN. Hay miles de factores que la complementan sin los cuales es inútil. La información almacenada en nuestras células no solo es el ADN, si no que es el resultado de complejos fenómenos de regulación génica por los que una misma secuencia puede tener diversas funciones según su situación en el genoma, la proporción de otros genes activados, el grado de metilación de diversas secuencias, la actividad de otras secuencias cercanas o lejanas, el momento en que se exprese dicha información, qué información se ha expresado antes y, especialmente, las condiciones ambientales en las que es expresado. Esto pone de manifiesto la existencia de un flujo constante de información entre los genomas y el entorno, el cual ha cambiado radicalmente el concepto de información genética en la actualidad. Por ello los dogmas son peligrosos. Solo hay que rendir cuentas ante la evidencia y dedicarse al estudio de todos aquellos fenómenos que parezcan estar respaldados por hechos demostrables.

Hoy en día nadie puede (con argumentos racionales en la mano) negar la gran teoría que revolucionó a la humanidad. Nadie puede negar con argumentos la realidad de la evolución por selección natural, una de las más grandes ideas que tuvo la humanidad. No obstante aún no llegamos a comprender esa gran idea por completo y falta mucho por descubrir, matizar y explorar. La teoría de la evolución por selección natural aún se autoconstruye a si misma hoy en día, es por ello por lo que este tema particularmente me llama la atención, porque abre las puertas no solo a la realidad científica y la inquietud humana por el saber, sino también a la imaginación.

Notas a pies de página:

Referencias:

Luria SE, Delbrück M. »Mutations of Bacteria from Virus Sensitivity to Virus Resistance.» Genetics 1943 Nov; 28(6):491-511.

Lederberg J, Lederberg EM. »Replica plating and indirect selection of bacterial mutants.» Journal of Bacteriology 1952 Mar; 63(3):399-406

Lucht JM, Mauch-Mani B, Steiner HY, Metraux JP, Ryals J, Hohn B. »Pathogen stress increases somatic recombination frequency in Arabidopsis.» Nature genetics 2002 Mar; 30(3):311-314.

Molinier J, Ries G, Zipfel C, Hohn B. »Transgeneration memory of stress in plants.» Nature 2006 Aug;442(7106):1046-1049.

Rutherford SL. »Between genotype and phenotype: protein chaperones and evolvability.» Nature Reviews Genetics 2003 Apr;4(4):263-74. Review

Luria: » Máquinas tragaperras y tubos de ensayo rotos»

Lamarck: » Historia natural de los animales sin vértebras»

Fernando

Fernando Cervera Rodríguez es licenciado en Ciencias Biológicas por la Universidad de Valencia, donde también realizó un máster en Aproximaciones Moleculares en Ciencias de la Salud. Su labor investigadora ha estado centrada en aspectos ligados a la biología molecular y la salud humana. Ha escrito contenidos para varias plataformas y es redactor de la Revista Plaza y de Muy Interesante. Ha sido finalista del premio nacional Boehringer al periodismo sanitario y ganador del Premio Literario a la Divulgación Científica de la Ciutat de Benicarló en el año 2022. También ha publicado un libro con la Editorial Laetoli, que trata sobre escepticismo, estafas biomédicas y pseudociencias en general. El libro se titula “El arte de vender mierda”, y otro con la editorial Círculo Rojo y titulado “A favor de la experimentación animal”. Además, es miembro fundador de la Asociación para Proteger al Enfermo de Terapias Pseudocientíficas.