micro-macro-y-super-emiliano-salvucci.pdf - WordPress.com

"Uno de los conceptos que desgrana el libro de Emiliano Salvucci es el del microbioma: desde e l momento en que nacemos, los microbios nos forman parte , y ayudan a construir un ecosistema interno. Las relaciones entre estos microbios - en particular las bacterias, pero también virus, hongos y hasta protozoos - y

«nosotros» son fundamentales para algo tan sencillo como estar sano. Los números son impresionantes: hay de 10 a 100 veces más bacterias que células propias dentro nuestro, que representan millones de genes «extranjeros» que la pasan bastante bien en nuestro organismo. Nacemos 100 por ciento humanos, pero morimos 90 por ciento bacterias. Más aún: en cuanto al número de especies, nos ganan por goleada: son entre 1000 y 100.000 (aún no sabemos exactamente cuántas) y nosotros ... solamente una. Este ecosistema microbiohumano es, entonces, el famoso superorganismo, que sin duda será objeto de investigaciones en los años por venir. Para comprenderlos en profundidad, nuestra digestión, el sistema inmune o el metabolismo en general deberán ser considerados superfunciones, en lugar de estudiar cada parte por separado. Incluso hay evidencias de que este microbioma influye sobre el sistema nervioso y el estado de ánimo, nada menos. Todo esto, y mucho más, circula por las redes de Micro, macro y súper. El autor se mete incluso con LA pregunta de qué es la vida, y sale bastante airoso del combate. En definitiva, Emiliano nos desafía a salir de los límites de los libros de texto y pensar científicamente un poco más allá de lo usual: expandir las fronteras de dónde comienza y dónde termina un organismo, definir la materia viviente como una red en la que todos, toditos y todazos importan. Es necesario entonces prevenir a los lectores que se embarquen en este micromacrosuperviaje: dejen de lado los prejuicios, las anteojeras que nos ponen las modas y los paradigmas y ... atrévanse. Lo van a disfrutar muchísimo."

Diego Golombek

Emiliano Salvucci

MICRO, MACRO Y SUPER

Los organismos en Red

© 2018 Emiliano Salvucci

1° Edición.

Impreso en Argentina

ISBN: 978-987-42-9838-6

Queda hecho el depósito que marca la ley 11.723.Ninguna parte de esta publicación, incluido el diseño de tapa, puede ser reprodu-cida, almacenada o transmitida por ningún medio, ya sea electrónico, químico, mecánico, óptico, de grabación o por fotocopia sin autorización previa.

Salvucci, Emiliano Micro, macro y super : los organismos en red / Emiliano Salvucci ; prólogo de Diego Golombek. - 1a ed . - Córdoba : Emiliano Jesús Salvucci, 2018. 172 p. ; 23 x 15 cm.

ISBN 978-987-42-9838-6

1. Biología. 2. Microbiología. 3. Ambiente. I. Golombek, Diego, prolog. II. Título. CDD 570

Título: Micro, Macro y Super. Los organismos en RedAutores: Emiliano Salvucci

www.editorialbrujas.com.ar [email protected]

Tel/fax: (0351) 4606044 / 4691616– Pasaje España 1486 Córdoba–Argentina.

A Valentín

5

Contenido

PRÓLOGO .......................................................................... 9

1 Mundo microbiano ............................................................. 13

Investigando alergias .................................................... 16Los microorganismos entran en escena ......................... 20Bacterias aquí y allá ...................................................... 23Micro historia .............................................................. 26Muerte sin cadáver ....................................................... 30A ponerse en movimiento ............................................. 33La nutrición en las bacterias ......................................... 36Los bichos más viejos y la vida al extremo ..................... 38

2 ¿Qué es la Vida? ................................................................... 41

De la filosofía a la biología: Los organismos como fin y como medio ................................................................. 42Yo me hago a mí mismo ............................................... 43El verbo vida ................................................................ 47

3 Tejiendo la red de la Vida .................................................... 53

Avatar, Gaia y Daisyworld ............................................ 53

Título: Micro, Macro y Super. Los organismos en RedAutores: Emiliano Salvucci

6

Emiliano Salvucci

Redes sociales ancestrales .............................................. 58¿Diálogo o guerra? Charla entre bacterias y armas micro-bianas ........................................................................... 59El consorcio del nitrógeno ............................................ 63Hongos y plantas en red ............................................... 68

4. Uno más uno, uno. .............................................................. 73

Viviendo juntos, la integración en acción ..................... 73Hormigas zombies, gusanos planta y moscas transexuales 77Yo caníbal. Nuestros ancestros simbióticos ................... 83¿Por qué es importante esta teoría? ............................... 87Entonces, ¿estamos hechos de bacterias? ....................... 90

5 Los virus en mis genes ......................................................... 95

Pero antes… ¿qué es un gen? ........................................ 97Los virus en las células ................................................ 101El rompecabezas en el genoma ¿De qué está hecho? .................................................... 103La red de la Vida. Una red de sistemas complejos ................................... 107

6 De bacterias somos ............................................................ 111

Soy mis bacterias ........................................................ 113Investigando el microbioma ....................................... 117Nada como un buen yogur ......................................... 120Los efectos benéficos de los probióticos ...................... 122Los viejos amigos y las alergias de los niños alemanes ................................................. 125¡Andá a lavarte las manos! ........................................... 128

7

Micro, Macro y Super. Los organismos en Red

Perdiendo a nuestros viejos amigos ............................. 130¿Cómo recomponemos lo perdido? ................................... 134¿Me tengo que tragar ese parásito? .............................. 137El superorganismo humano en la red de la vida .......... 138

7 Un necesario cambio de Paradigma ................................... 141

Los problemas del paradigma actual ........................... 141Crisis y nuevo paradigma ........................................... 149El paradigma autopoiético ......................................... 153Los conocimientos actuales y los sistemas complejos ............................................. 157La epigenética. Más allá de los genes .......................... 160Nuestro lugar ............................................................. 163

Bibliografía específica ........................................................ 167

Bibliografía General por capítulos ..................................... 173

9

PRÓLOGO

Somos nuestro cerebro, somos nuestros genes, somos… ¿nuestras bacterias? Más allá de la fascinación que lo pequeño siempre nos ha traído – desde los animálculos de von Leew-enhoek hasta las partículas subatómicas – nuestra tendencia a separar todo en cajones bien identificables, cada uno con su cartelito, a veces nos limita para entender el bosque encerrado en los árboles. Lo más obvio: que el todo es diferente de la suma de las partes. Ojo, que es diferente, no que es más o que es menos: una pared es más que una suma de ladrillos, pero también es menos – por ejemplo, se pierde la cara de arriba y de abajo de cada ladrillo individual.

Lo mismo ocurre con los niveles de organización de la vida: no podemos –no tiene sentido – entender un órgano como un montón de células, un cuerpo como un cúmulo de órganos, una comunidad como una suma de poblaciones. Tal vez nos estemos olvidando de lo más importante: las relaciones, las redes, la forma de comunicarse que tienen las partes. Impo-sible imaginar que un cerebro aparece al mezclar en una cocte-lera a los miles de millones de neuronas que lo forman parte.

10

Emiliano Salvucci

Sin embargo, más sorprendente aun es el hecho de que hay mucho más que ‹‹nosotros›› dentro nuestro, y este fantás-tico texto se dedica justamente a eso, a desentrañar qué es ese nosotros, yendo de lo micro a lo macro y hasta la idea de ‹‹su-perorganismo››, inevitablemente necesaria para un nuevo para-digma dentro de la biología.

Uno de los conceptos que desgrana el libro de Emiliano Salvucci es el del microbioma: desde el momento en que nace-mos, los microbios nos forman parte, y ayudan a construir un ecosistema interno. Las relaciones entre estos microbios – en particular las bacterias, pero también virus, hongos y hasta pro-tozoos – y ‹‹nosotros›› son fundamentales para algo tan sencillo como estar sano. Los números son impresionantes: hay de 10 a 100 veces más bacterias que células propias dentro nuestro, que representan millones de genes ‹‹extranjeros›› que la pasan bastante bien en nuestro organismo. Nacemos 100 por ciento humanos, pero morimos 90 por ciento bacterias. Más aún: en cuanto al número de especies, nos ganan por goleada: son entre 1000 y 100.000 (aun no sabemos exactamente cuántas) y no-sotros… solamente una. Este ecosistema microbio-humano es, entonces, el famoso superorganismo, que sin duda será objeto de investigaciones en los años por venir. Para comprenderlos en profundidad, nuestra digestión, el sistema inmune o el me-tabolismo en general deberán ser considerados superfunciones, en lugar de estudiar cada parte por separado. Incluso hay evi-dencias de que este microbioma influye sobre el sistema nervio-so y el estado de ánimo, nada menos.

11


Todo esto, y mucho más, circula por las redes de Micro, macro y súper. El autor se mete incluso con LA pregunta de qué es la vida, y sale bastante airoso del combate. En definitiva, Emiliano nos desafía a salir de los límites de los libros de texto y pensar científicamente un poco más allá de lo usual: expandir las fronteras de dónde comienza y dónde termina un organis-mo, definir la materia viviente como una red en la que todos, toditos y todazos importan. Es necesario entonces prevenir a los lectores que se embarquen en este micromacrosuperviaje: dejen de lado los prejuicios, las anteojeras que nos ponen las modas y los paradigmas y … atrévanse. Lo van a disfrutar muchísimo.

Diego Golombek

Universidad Nacional de Quilmes / CONICET

13

1 Mundo microbiano

Vivimos en un mundo microbiano. Muchos creen que somos la especie dominante del planeta. Esto puede sonar bas-tante razonable, pero solo teniendo en cuenta nuestra propia opinión como especie. La realidad es que aparecimos sobre el planeta muy recientemente. Apenas 300.000 años comparados con los 4000 millones que tiene la vida del planeta. Es una cuestión de perspectiva. Si pudiésemos ver el mundo desde el punto de vista de una bacteria, comprobaríamos que un tapete microbiano cubre el planeta, habita los parajes más inaccesibles al hombre donde viven bacterias hace millones de años. Com-probaríamos también que esa capa microbiana impregna, cubre y convive con otros seres vivos. Por lo tanto, con esta perspecti-va no dudaríamos en que las especies bacterianas, las formas de vida más antiguas, dominan completamente el planeta.

14

Emiliano Salvucci

Mucho camino han recorrido la biología y, particu-larmente, la microbiología estudiando los microorganismos como bacterias, virus, algas y hongos. Ahora podemos com-prender que ninguna especie emergió sola sobre la superficie de la Tierra, sino que la fusión y la convivencia entre especies diferentes y precedentes fueron dando origen a la multiplici-dad de formas, estructuras y organismos que construyen este planeta.

La teoría evolutiva dominante planteó un escenario de continua competencia en que unos pocos favorecidos provi-dencialmente por la genética sobrevivirían pasando por el tamiz de un omnipresente selector (la propia naturaleza personificada como selección natural). Pero hay que tener en cuenta que el origen de esta teoría se basaba en estudios, fundamentalmen-te, de plantas y animales, es decir, macroorganismos, visibles a simple vista. En Francia, allá por el 1800, los naturalistas venían estudiando también a los invertebrados, los animales sin vérte-bras; y aunque en general estos grupos de seres vivos fueron poco considerados al pensar estas teorías, se realizaron muchos avances para entender la vida, la diversidad de organismos y la escala natural. Esta escala es un esquema que ordena de manera progresiva a los seres vivos de acuerdo a su complejidad.

Luego, se conocieron los microorganismos; más tarde, se descubrieron los genes y las proteínas que participan también en la regulación génica. Existen un montón de moléculas que intervienen secuencial y simultáneamente en la vida de cual-quier organismo que observamos adaptado a su ambiente, for-mando parte de la historia evolutiva, es decir, de la historia de la vida sobre el planeta. La complejidad de los organismos y

15


cómo las especies aparecieron en el planeta sigue siendo tema de estudio de la biología y la microbiología. Y la cosa no es tan simple, el ambiente y cómo ese ambiente “reprograma” al orga-nismo y sus genes (y no solo cuáles y cuántos genes) se vuelven la clave para entender la vida, la evolución, cómo estamos cons-truidos y cómo funcionamos.

En este camino de la investigación científica nos fuimos dando cuenta que los microorganismos además de ser los pio-neros en este planeta también nos fueron construyendo. Al-bergamos en nuestro genoma partes ancestrales de aquellos primeros seres vivos. Nuestros genes tienen, como cicatrices, recuerdos funcionales de aquellos intrincados procesos evoluti-vos. Y, además, como muchas de aquellas especies aún viven en el planeta también conforman a cada uno de nosotros, convi-viendo con el ser humano.

A lo largo de la evolución biológica, incluida nuestra apa-rición como especie, hay una constante: el resultado es siempre más que la suma de las partes. Para contar entonces cómo la naturaleza nos fue formando como seres humanos necesitamos contar también nuestra historia en un contexto, nuestra rela-ción permanente con nuestros ancestros evolutivos y nuestros actuales cómplices microscópicos para entender qué somos y hacia dónde vamos.

16

Emiliano Salvucci

Investigando alergias

En los años 90, la pediatra alemana Erika von Mutius rea-lizó una investigación con niños alérgicos en Alemania. El país se dividía en ese entonces entre la Alemania Democrática, bajo órbita soviética, y la Alemania Federal, bajo control de Estados Unidos. La investigadora comparó las tasas de alergias en los niños de ambas partes del país. Los niños de la Alemania De-mocrática, en general, presentaban bajas condiciones sanitarias –en relación a los parámetros occidentales- y un predominio de vida rural en contraste con la vida urbanizada del lado oc-cidental. Por aquellos años, otro investigador, el epidemiólogo David Strachan también estaba estudiando otro tipo de alergia, la fiebre del heno. Los investigadores siguieron el razonamien-to según el cual menores condiciones higiénicas en general e infecciones previas con virus o bacterias predispondrían a los niños a sufrir posteriormente mayor cantidad de alergias. Am-bos se equivocaron.

Contrariamente a las hipótesis iniciales, los niños pobres con bajas condiciones sanitarias y el estilo de vida rural presen-taban menor incidencia de alergias. Los grupos dentro de la po-blación que habían sido vacunados o infectados con la bacteria asociada a la tuberculosis, un tipo de las llamadas micobacterias (conocida como Bacillus Calmette-Guerin, de allí el nombre de la vacuna ‹‹BCG››), habían mostrado un menor riesgo de desarrollar enfermedades alérgicas. Entonces, ¿el contacto co-tidiano con virus y bacterias también ayudan a prevenir ciertas enfermedades? ¿Las madres demasiado exigentes con la higiene de sus hijos le están causando algún perjuicio?

17


Estas primeras investigaciones comenzaron a revelar que las infecciones leves contribuyen a reducir la incidencia poste-rior a ciertos tipos de enfermedades y se empezó a entender a las bacterias y los virus como algo más que enemigos que nos causan solo daño. Los microorganismos no solo nos acompa-ñan a lo largo de la vida, sino que, al mismo tiempo, los seres humanos actuales somos el resultado de procesos evolutivos en los que los microorganismos tuvieron un rol central. Y en esto está la clave para comprender mejor nuestra evolución, nuestro lugar en la naturaleza y encontrar también una explicación al continuo incremento en la incidencia de enfermedades infla-matorias y alérgicas que se observan en las últimas décadas.

Las bacterias y los virus llevan tanto tiempo en la tierra que son reconocidos como los seres más antiguos que habitan este planeta. Su presencia ha moldeado el ambiente y ha posi-bilitado a lo largo de millones de años la aparición y evolución de otros organismos. Esencialmente esto no ha cambiado, los mecanismos y procesos que constituyen la vida y que suceden ahora, por ejemplo, en cualquiera de los millones de bacterias que conviven con el lector de estas líneas se han sostenido por millones de años; y muchos de esos procesos ‹‹inventados›› por las bacterias son los mismos que mantienen con vida a todo lo que somos y que nos rodea.

Los microorganismos habitan prácticamente todos los ambientes conocidos, desde las profundidades de los océanos, los picos de las montañas, los lagos, ríos y mares, la tierra y sus lugares más inhóspitos, los intestinos y la piel de los animales, incluido el hombre, formando una cubierta microbiana en el planeta. Hasta entrado el siglo XIV nada se sospechaba de la

18

Emiliano Salvucci

existencia de los microorganismos; la biología, incluso, cons-tituida como ciencia a partir del naturalista francés Lamarck (se llamaba Jean Baptiste Pierre Antoine de Monet, Chevallier de Lamarck) no los tuvo demasiado en cuenta sino hasta hace muy poco. Reconocer su importancia permitió avanzar en las investigaciones que querían comprender como se construían y cómo evolucionaron los seres vivos.

Sabemos sobre el papel que juegan en muchas enferme-dades y acerca del uso de antibióticos y vacunas para preve-nirlas. De hecho, fue fundamental comprender esta faceta de las bacterias para prevenir o tratar muchas enfermedades infec-ciosas. Sin embargo, la gran mayoría de los microorganismos que habitan el mundo no causan enfermedades, sino que han contribuido de diferentes maneras a nuestra existencia. A la luz de las evidencias, la biología centra su atención en los microor-ganismos –bacterias, virus, parásitos- y reconoce su rol fun-damental en la historia evolutiva del planeta y nuestra propia especie.

Por más que la ciencia avance y tengamos más términos para definir más procesos naturales identificados, las clasifica-ciones, los términos y conceptos que utilizan los científicos son desafiados frente a cada nuevo descubrimiento. Así, las defini-ciones en biología pueden y deberían revisarse continuamente, no son conceptos escritos en piedra. Están sujetas a revisiones y cambios. Muchas veces se recurre a metáforas e interpretacio-nes antropocéntricas que pierden de vista la complejidad de la naturaleza, su dinamismo y su independencia de las ideologías humanas. La ciencia ha intentado siempre clasificar y enmar-car ciertos procesos, estructuras y comportamientos de los seres

19


vivos en definiciones que tarde o temprano son desafiadas por la misma realidad. La naturaleza se escapa entre los dedos del academicismo.

Un ejemplo de ello son las ideas simplistas de bueno/malo, beneficioso/perjudicial que pueden ser útiles para ex-plicar procesos de manera sencilla, aunque no completamente exacta. La vida existe sobre el planeta tierra como una extensa e intrincada red. Las relaciones entre las especies de seres vivos como ‹‹árboles de la vida››, aquellos gráficos que representan las interconexiones evolutivas de la vida en la Tierra, son repen-sados ahora como vastos bosques. Y en esa red de organismos, está el hombre, surgido a consecuencia de esas mismas integra-ciones y asociaciones. Este nuevo marco interpretativo es el que permite a los científicos entender por qué los microorganismos están desde hace más de 4000 millones de años involucrados en la vida del planeta. También permite, por ejemplo, pensar por qué los resultados de los experimentos de la Dra. Von Mutius y el Dr. Strachan no fueron los esperados inicialmente y, sobre todo, deducir un poco más cómo y de qué estamos hechos. Vale la pena sumergirse entonces en el universo a nuestro alre-dedor y conocer los microorganismos que forman y tejen la red de la vida.

20

Emiliano Salvucci

Los microorganismos entran en escena

Allá por 1674 un comerciante de telas y apasionado por los lentes realizaba un descubrimiento fundacional de la micro-biología: la observación de organismos inalcanzables para el ojo humano. Anton van Leeuwenhoek vivía en Delft, Holanda, y comenzó a construir y a pulir lentes a fin de observar mejor en detalle las telas que comerciaba y así tener una mayor capacidad de resolución sobre la calidad de las telas. Es decir, si observa-mos a simple vista dos telas muy similares pueden parecernos de la misma calidad, pero si aumentamos nuestro poder de re-solución mediante unas lentes de aumento y vemos en detalle la estructura y calidad de los hilos utilizados, probablemente esto permita diferenciarlas y a su vez asignarles distinto valor.

En su manía de trabajar con lentes y espejos, van Leewen-hoek construyó los primeros microscopios combinando estos elementos. Esto lo llevo no solo a observar telas, sino a investi-gar bajo la lente muchas cosas que tenía al alcance. Construyó cientos de lentes, lupas y microscopios que permitían la ob-servación y estudio de este nuevo universo microbiano. Bajo sus lentes pasaron muestras de agua del lago de Delft, cabellos, materia fecal y semen. Observó el submundo que se ocultaba a nuestros ojos y descubrió los microorganismos.

Posteriormente, escribió varias cartas a la Royal Society, una de las más antiguas e influyentes sociedades científicas de Londres, contando sus descubrimientos e informando sobre esos ‹‹asombrosos animálculos››. Se trataba, sabemos hoy, de di-ferentes protistas o protozoos (Figura 1), llamados así por su pa-recido a pequeños animales observables solo con microscopios.

21


Figura 1. Algunas especies de Protistas: a) Vorticella b) Diatomea; c) Oxytricha y d) Euglena (Wikipedia).

La curiosidad y talento experimental de este comerciante holandés marca el inicio de una disciplina científica: la micro-biología. Se conoció la existencia de pequeños “animales” que escapan a la visión del ojo humano, aunque no se sospechaba la magnitud de especies que habitan el planeta, ni su rol eco-lógico y evolutivo. En las cartas de van Leewenhoeck, fechadas entre 1674 y 1676, se describen formas de vida minúsculas observadas en muestras de agua del lago Delft. Probablemente haya quedado fascinado por la diversidad de colores, formas, tamaños que se ven en este tipo de muestras. Los protistas que observó son un grupo de microorganismos que tienen una gran diversidad de formas y estructuras. Si bien hay protistas ma-croscópicos, predominan las formas microscópicas. Euglena, por ejemplo, un protista muy famoso por ser uno de los más

22

Emiliano Salvucci

estudiados, es decir, lo que en biología se le llama “modelo ex-perimental”, mide de 30 a 45 micrómetros ( m) de largo por 10 m de ancho1. Para hacernos una idea de este tamaño debe-mos pensar que la cabeza de un alfiler mide 2 milímetros, esto es 2000 micrómetros, por lo que allí entrarían 200 euglenas una al lado de la otra.

Entre aquellos animálculos descritos por van Leeuwen-hoek se encontraban algas microscópicas que hoy son bien co-nocidas. A través de sus lentes observó especies que contienen cloroplastos, realizan fotosíntesis y son conocidos vulgarmente como ‹‹tipo-plantas››. Pero otros se parecían más bien a anima-les, se movían velozmente bajo las lentes, lo que complicaba verlos. Estos protistas ‹‹tipo-animal›› tienen estructuras que le permiten moverse, se llaman cilios y por esto se denomina a esos organismos como ciliados. Una acertada combinación de lentes permitió lograr un poderoso aumento y observar enton-ces dentro de las células otros compartimentos o glóbulos, que pueden tener otro color y se encuentran dispersos en distintas partes de la célula. Sucede que estos pequeños seres vivos po-seen diferentes orgánulos, estructuras rodeadas de membrana que le dan identidad, en los se realizan diversas reacciones me-tabólicas. Son compartimentos donde la combinación de dis-tintas moléculas como azúcares, proteínas y lípidos interactúan y cumplen una determinada función dentro de la célula. La fotosíntesis, es decir, la transformación de la energía de la luz solar a energía útil para célula, se realiza en los llamados cloro-

1 : micrómetro, unidad de longitud. 1 micrómetro equivale a la millonésima parte de un metro o, lo que es lo mismo, a un milímetro dividido mil veces.

23


plastos. Otros orgánulos son las mitocondrias, presentes en las células que no realizan fotosíntesis y generan energía utilizable para el organismo.

Van Leeuwenhoek también pudo ver pulgas, los esper-matozoides del semen y fue el primero en observar al parásito Giardia lamblia, otro protista (Figura 2). Este parásito es muy común, lo tienen muchas personas en todo el mundo sobre todo niños en edad escolar. Lo curioso es que pudo ver a este pequeño entrometido en muestras de sus propias heces com-probando que se alojaba en el intestino del propio investigador.

Figura 2. Esquema del protista parásito Giardia lamblia, un parásito común en humanos (CDC, USA).

Bacterias aquí y allá

El naturalista de Delft probablemente haya observado también bacterias. Como puntos más pequeños quizá, porque las bacterias son diferentes a los protozoos en varios aspectos.

24

Emiliano Salvucci

La mayoría está compuesta por una única célula y son más pequeños que los protozoos, con un tamaño de aproxima-damente 2 micrómetros de largo por 0,5 micrómetros de ancho, aunque esto puede variar y algunas pueden alcanzar 80 micrómetros de largo. Tomando como referencia la bacte-ria intestinal Escherichia coli, son diez veces más pequeñas que los protistas. En la cabeza de alfiler entrarían entonces, una al lado de la otra, 4 mil bacterias de 0,5 micrómetros de ancho.

Las diferencias estructurales, más evidentes posterior-mente con microscopios más avanzados, son las que se uti-lizaron para clasificarlos a medida que avanzaba el conoci-miento sobre la cantidad y variedad de los microorganismos. La presencia o ausencia de núcleo permitió clasificar a los organismos como eucariotas (eu, verdadero; karios, núcleo), agrupando a aquellos cuyas células tenían esta estructura nu-clear al igual que las células de protistas, plantas y animales; y procariotas, para definir a aquellos que carecían de núcleo2, como las bacterias. Además, no poseen estructuras intracelu-lares rodeadas de membranas como los orgánulos de los pro-tistas eucariotas. Estas diferencias esenciales indicaron a los investigadores que las bacterias son los microorganismos más antiguos ya que carecen de estructuras más complejas.

2 En 1962, Roger Stanier y Cornelis van Niel establecieron el término procariota para definir a aquellos microorganismos (como las bacterias) que no tenían una estructura nuclear definida. Si bien esto sigue siendo válido, está claro que existe una región dentro de la célula bacteriana donde se encuentra el ADN, llamado también cromosoma, y toda la maquinaria metabólica asociada. A esta región se la ha denominado nucleosoma.

25


Esto es parte del trabajo de biólogos y microbiólogos: estudiar la diversidad de microorganismos y agruparlos de acuerdo a características comunes y, a la vez, entender las rela-ciones entre ellos. A mediados del siglo XIX, el naturalista evo-lutivo alemán Ernest Haeckel agrupó a los microorganismos que presentaban un núcleo definido, en un nuevo reino, el de los Protistas. Ya en 1956, el biólogo estadounidense Herbert Copeland propuso un sistema de clasificación que comprendía cuatro reinos: Plantas, Animales, Protistas y Monera, siendo este último el que agrupaba a las bacterias, las cuales no contie-nen un núcleo ‹‹verdadero››. Copeland continuaba así las ideas de su padre Edwin, quien sostenía que no podía agruparse a las bacterias con las plantas.

Desde aquellas observaciones de van Leeuwenhoek, se abrió al conocimiento humano la presencia de estos seres mi-croscópicos y comenzamos a entender cuán importantes eran ya que siendo los pioneros habitan sobre la tierra desde hace más de 3.800-4.000 millones años. Son ubicuos, habitando en todos los ambientes del planeta y poseen por ello una gran di-versidad metabólica. Las hay capaces de realizar fotosíntesis, de manera similar a las plantas, produciendo moléculas orgánicas a partir de la energía solar, y otras utilizan energía a partir de otros organismos que consumen. Una idea de su número la tenemos al saber que hay 40 millones de células bacterianas en un gramo de tierra, un millón en un mililitro de agua dulce y cien mil millones en un gramo de heces humanas.

Si bien ya era conocido un mundo microbiano a partir de van Leewenhoeck, faltaba mucho para reconocerlos como causantes de muchas enfermedades. Las preguntas que estos

26

Emiliano Salvucci

microorganismos venían a responder eran ¿Qué causa ciertas enfermedades? Y una de los temas más importantes de la ciencia como alternativa a las creencias ¿Cómo fue el origen de la vida?

Micro historia

Uno de los científicos más importante en la historia del estudio de microorganismos fue Louis Pasteur. A lo largo de su vida como científico realizó varios avances importantes en microbiología. Pasteur fue un químico francés que ayudó a comprender la fermentación y, fundamentalmente, el rol ac-tivo de las bacterias en estos procesos y en las infecciones. Los alimentos fermentados son ancestrales en diversas culturas, y entre los más difundidos se encuentran el vino y la cerveza. La producción milenaria de estas bebidas se las debemos a los microorganismos.

Por aquellos años había un debate en torno a la causa de la fermentación. El químico Justus von Liebig sostenía que la fermentación involucraba procesos puramente químicos, es decir que la generación de alcoholes y ácidos a partir de azúca-res se producía inevitablemente por una reacción química. Pas-teur defendía la idea de que ese proceso era llevado a cabo por bacterias y levaduras. Así mediante una serie de experimentos realizados en la década de 1860, demostró que todo proceso de fermentación y descomposición orgánica se debe a la acción de organismos vivos.

27


Pasteur tuvo que lidiar además con la idea de generación espontánea. Era común creer en aquellos tiempos que los orga-nismos podían aparecer espontáneamente en cualquier lugar a partir del medio, de la materia inorgánica, sin necesidad de otro ser vivo previo. Realizó entonces un experimento para poner fin a esta creencia. Colocó caldos hervidos en diferentes recipien-tes, llamados matraces. Algunos de ellos estaban provistos con un filtro que evitaba el paso de partículas del ambiente al caldo. Otros matraces, que carecían de ese filtro, poseían un cuello muy alargado y curvado que también dificultaba el paso del aire, y con ello el de las partículas de polvo al caldo de cultivo. A su vez, dejó algunos matraces directamente expuestos al ambiente. Al cabo de un tiempo observó que nada crecía en los dos primeros casos demostrando así que los organismos vivos que aparecían en los matraces sin filtro o sin cuellos largos provenían del exterior, probablemente del polvo o en forma de esporas. Las esporas son como células acorazadas, provistas de una gruesa pared que les permite mantenerse en latencia, hasta que las condiciones am-bientales son favorables y despiertan de ese letargo. Con ese ex-perimento, Pasteur refutó la teoría de la generación espontánea, y demostró que todo ser vivo procede de otro ser vivo anterior.

Posteriormente, se dedicó a estudiar las enfermedades in-fecciosas y enunció la llamada teoría germinal de las enferme-dades, según la cual éstas se deben a la penetración en el cuerpo humano de microorganismos, llamados por esta característica patógenos, es decir, capaz de producir una enfermedad o do-lencia. Aunque esto llevó a creer que los microorganismos son esencialmente negativos, perjudiciales para los seres humanos, al punto de comenzar un proceso de desinfección de la especie con abusos de agentes desinfectantes y antibióticos. Como ve-

28

Emiliano Salvucci

remos más adelante, esto trae más problemas.

Los descubrimientos de Pasteur fueron fundamentales3. A partir de sus descubrimientos, comenzaron importantes cam-bios en el campo de la medicina. Hasta ese momento, que los cirujanos laven bien sus manos y se esterilice el material a utili-zar era impensado y eso llevaba a que, debido a las infecciones, las cirugías fuesen en alto porcentaje una condena a muerte. Fue entonces cuando el cirujano británico Joseph Lister, basa-do en las investigaciones de Pasteur, comenzó a realizar cambios fundamentales en la medicina incorporando la antisepsia en las cirugías. Los médicos realizaban precarias cirugías ignorando la probabilidad de infecciones. Lister promovió que los cirujanos se laven cuidadosamente las manos antes de la cirugía y con eso elevó la sobrevida tras las intervenciones y redujo la infección y muerte puerperal en mujeres. A partir del descubrimiento de los antisépticos en 1867, los avances en la prevención de infecciones fueron notables. Gracias a Lister se salvaron miles de vidas, por ejemplo, en la guerra Franco-Prusiana de 1870.

Otros capítulos importantes de la microbiología lo com-pletan Robert Koch y Alexander Fleming. A Robert Koch, un médico rural, un día su mujer le regaló un microscopio y desde entonces cambió el rumbo de su carrera, dedicándose por com-pleto a la investigación. Y en ese camino, fue el primero en des-cubrir el ciclo de vida del bacilo causante del ántrax. Koch fue el primero en darse cuenta que la bacteria forma esporas en su interior que son muy resistentes a las condiciones ambientales y son capaces de transmitir la enfermedad.

3 El 28 de setiembre se conmemora el día del microbiólogo en conmemoración de la muerte de Pasteur.

29


Koch realizó avances técnicos como la mejora de la forma de cultivo bacteriano. El agar, un polímero que se extrae de las algas rojas, es utilizado para solidificar los medios de cultivo. Koch fue el primero que lo utilizó. Y su colaborador, Petri, di-señó las famosas placas que se usan en todos los laboratorios de microbiología. También observó que el calor húmedo era más efectivo que el calor seco para matar bacterias y a partir de esto desarrolló métodos de esterilización por vapor, que se siguen usando actualmente.

Todavía debemos más cosas a Koch. Fue el primero en descubrir el microorganismo causante de la tuberculosis y por ello se lo conoce también como el bacilo de Koch. Aisló los microorganismos causantes de la enfermedad, los cultivó y los inoculó en un animal. Luego de que éste enfermara, recuperó nuevamente el microorganismo a partir de la sangre del animal infectado y resultó ser similar al inicial. Así confirmó el ca-rácter patógeno de varias bacterias. Por si fuese poco, también descubrió a la bacteria causante del cólera. Por todo ello, Koch recibió el Premio Nobel de Medicina en 1905 y es considerado el fundador de la bacteriología.

Alexander Fleming, un médico microbiólogo escocés, fue el primero en describir en 1929, tras un descubrimiento casual, las propiedades del hongo Penicillium de producir una sustan-cia capaz de inhibir el crecimiento de ciertas bacterias. Fleming notó que el hongo que había crecido accidentalmente sobre unas placas de cultivo inhibía el crecimiento de la bacteria, el estafilococo. La presencia del hongo había creado un círculo libre de bacterias a su alrededor. Fleming examinó el hongo y observó que era Penicillium y llamó a la sustancia penicilina.

30

Emiliano Salvucci

Posteriormente, otros científicos, el australiano Howard Florey y el alemán Ernst Chain, continuaron esas investigaciones y lograron aislar y confirmar la acción del antibiótico. La causa de que se reconociese la importancia de la penicilina y fue-se producida en masa se debió a la segunda guerra mundial. El descubrimiento de Fleming había sido olvidado cuando en plena guerra las infecciones mataban más que las bombas. Los alemanes contaban ya con las sulfamidas para luchar contra las infecciones, por lo que los Estados Unidos comenzaron a producir penicilina a nivel industrial. Fue una industria de la guerra. Este antibiótico salvó de la muerte a millones de per-sonas durante aquella fatídica contienda y sigue salvando vidas hasta nuestros días.

Muerte sin cadáver

Si usted observa con un microscopio a alimentos, agua contaminada, u otras muestras donde se encuentran bacterias reconocerá, que exhiben una considerable variedad de formas- Fue a partir de estas diferencias que los científicos realizaron una clasificación inicial de las bacterias. Se les llamó bacilos a aquellas que tiene forma de bastón (como Escherichia coli una bacteria común del intestino humano) cocos, a aquellos que presentan una estructura esférica o semiesférica (como el neu-mococo, que causa neumonía, o el estreptococo que causa la fa-ringitis) y vibriones, a aquellos similares a bastones ligeramente curvados o en forma de coma (Vibrio cholerae, la bacteria cau-sante del cólera). Existen además bacterias con una estructura espiralada, y por ello llamadas espirilos, como aquellas bacterias

31


del género Spirochaeta.

La división celular es la forma de reproducción de las bac-terias. Cuando una bacteria crece llega un punto, cuando las condiciones nutricionales del ambiente lo permiten, en que la célula deja de existir porque se divide en dos. La célula origina no existe más, ocurrió algo parecido a una muerte sin cadáver.

La célula aumenta su volumen, crece. Esto implica el au-mento de su citoplasma que es el “cuerpo” de la célula. Todo el contenido que constituye a la célula: agua, proteínas, ácidos nucleicos, azúcares, y una gran diversidad de moléculas que participan en la actividad celular, aumentan el volumen celular. La bacteria en crecimiento alcanza un tamaño con el que es ne-cesaria la división para sostener el equilibrio de todo el sistema celular y las moléculas dispersas en todo su citoplasma man-tengan a la célula viva. Es un enorme globo metabolizando, degradando ciertas proteínas y azucares y produciendo otras que forman la membrana, y llega el momento de dividirse ya que de lo contrario el sistema colapsaría.

La división o fisión binaria, como se llama a esta forma de reproducción, está siempre asociado a la molécula de ADN, el ácido desoxirribonucleico. El ADN es la molécula donde se guarda la información hereditaria y a partir de la cual se ‹‹cons-truye›› un nuevo organismo. La molécula de ADN es llama-da también cromosoma, que en las bacterias es uno solo. Al duplicarse, los cromosomas generados permanecen unidos a la membrana celular (capa de lípidos, proteínas y otras moléculas que recubren y definen a la célula) y se separan a medida que la bacteria se extiende a causa de su crecimiento. Surge luego una barrera a partir de la membrana hacia el centro de la célu-

32

Emiliano Salvucci

la; se va introduciendo (se llama septo) y termina separando las células hijas.

La mayoría de las bacterias se reproducen por esta divi-sión celular simple (Figura 3), aunque también son posibles otras formas de reproducción. Los bacilos, aquellas bacterias con forma de bastones, habitualmente se separan después de la división celular. Cuando permanecen juntos se unen por los extremos formando filamentos, dado que siempre se dividen en el mismo plano (transversalmente).

Figura 3. Las bacterias se dividen por fisión binaria. La unión del cromosoma a la membrana de la célula permite que al final de la replicación (o duplicación) se distribuya un cromosoma a cada célula ‹‹hija››. En tanto la célula se alarga y se forma un septo que finalmente dividirá a la célula original en dos.

33


A ponerse en movimiento

¿Son móviles las bacterias? ¿Qué estructuras tienen que le permitan moverse? ¿Se mueven aleatoriamente o siguen una determinada lógica, es decir, tienen comportamiento? Las cé-lulas bacterianas conocen muy bien el ambiente donde están. Reciben información continua a través de sus membranas y responden de acuerdo a ello. Se han identificado diferentes moléculas y estructuras que permiten una conexión con el am-biente exterior a la célula. La célula sabe en todo ‹‹conoce›› la temperatura, la presencia de azúcares, sodio, sales, hierro, agua, otras bacterias, etc. Todo está perfectamente visualizado y con-trolado, en continua interacción y equilibrio con el medio que la célula habita. Todo ser vivo, incluidas las bacterias (y desde hace millones de años), existe porque el ambiente lo posibili-ta y este ambiente es modificado a su vez por la presencia de cualquier ser vivo. Como los ambientes están habitados por muchos organismos todo el sistema (organismo-ambiente) se auto-regula. Los receptores de la membrana celular miden los cambios que ocurren en la concentración de diferentes molé-culas y esto tiene una respuesta determinada, por ejemplo, mo-verse de un lado a otro para buscar un ambiente más adecuado o por la necesidad de nutrientes.

Existen gran cantidad de bacterias que no son móviles, pero existen muchas que tienen diversos mecanismos para mo-verse en el ambiente en que viven. A muchas cianobacterias, por ejemplo, se las conoce como las bacterias deslizantes forma-do estructuras filamentosas que consisten en numerosas células individuales. Estas células se caracterizan por secretar un moco

34

Emiliano Salvucci

que se adhiere a una superficie sólida y provee una vía por la cual puede deslizarse de un lugar a otro.

Otro tipo de bacterias están caracterizadas por vainas o cubiertas distintivas por fuera de sus paredes celulares que le permiten moverse. Treponema pallidum, la bacteria causante de la sífilis, tiene un movimiento particular. Pertenece al grupo de las espiroquetas que son las más fáciles de identifican. Son muy largas, comparadas con otras bacterias, y delgadas (hasta cien veces más alargadas con 0,5 m de diámetro) y con forma espiralada. Treponema forma 8 a 10 espiras enrolladas y realiza un característico movimiento de sacacorcho.

La observación al microscopio reveló que algunas bac-terias podían moverse activamente en el medio en que viven, propulsadas por un fascinante dispositivo de natación. Se trata de los flagelos o pelos, que son estructuras que salen de la célula como filamentos largos y delgados (Figura 3). Escherichia coli una bacteria intestinal muy estudiada, posee un flagelo que le permite impulsarse en la dirección deseada. Cada flagelo bac-teriano está constituido por unidades de una pequeña proteí-na globular. Suelen encontrarse en número diferente según la bacteria y distribuidos en la célula de formas características o agrupados formando penachos en un punto de la superficie de la célula.

35


Figura 4. Flagelos. Tipos de flagelos según la localización en la célula: 1- Polar (en un polo de la célula); 2- Bipolar; 3- Lofótrico (penacho en un punto de la célula); 4-Perítrico (alrededor de la célula). Distintas microfotografías donde se observan los flagelos: 5- Pseudomonas spp. Con flagelos lofótricos; 6 y 7- Salmonella spp., perítricos.

Los flagelos bacterianos baten con un movimiento rotario como una hélice, pero son tan delgados y se mueven a tal ve-locidad que el movimiento no puede verse al microscopio. Las bacterias flageladas se caracterizan por moverse rápidamente en líneas curvas, o en ‹‹carreras›› que duran un segundo cada una.

36

Emiliano Salvucci

La nutrición en las bacterias

Cuando era estudiante observaba los ejemplos de los li-bros de biología sin notar que todos se referían a especies de bacterias que causan alguna enfermedad. Esto es lógico, porque los microorganismos más estudiados y los primeros conocidos causaban enfermedades y la búsqueda del agente causal y cómo combatirlos era la tarea más importante. Y así se continúa pre-sentando a las bacterias, como agentes patógenos, que nos cau-san algún daño o enfermedad. Sin embargo, hoy sabemos que la proporción de bacterias que producen enfermedades es ínfi-ma comparada con todas las bacterias que habitan este planeta.

La ubicuidad de las bacterias va acompañada de una gran variabilidad metabólica, es decir, la capacidad de obtener energía de su entorno. La mayoría de las procariotas son he-terótrofos, es decir que obtienen energía de otros organismos, por ejemplo, alimentándose de materia orgánica muerta. Su amplitud metabólica les permite digerir celulosa, almidones u otros azúcares complejos (polisacáridos), o romper las proteí-nas en subunidades que la componen, los aminoácidos. Estas actividades liberan nutrientes y los pone a disposición de las plantas y a través de ellas a los animales, es decir contribuyen a la biodisponibilidad de los mismos. Constituyen así, una parte esencial de la cadena ecológica.

También hay bacterias que pueden producir su propio alimento y energía. Son las llamadas bacterias autótrofas. In-cluyen formas quimiosintéticas y fotosintéticas. Los primeros obtienen energía de compuestos inorgánicos y únicamente los procariotas son capaces de utilizar este tipo de metabolismos.

37


Son muy antiguos, surgieron hace millones de años y nos re-cuerdan las condiciones de entonces.

Las bacterias han contribuido al cambio del planeta mo-dificando las condiciones que permitieron, posteriormente, el desarrollo de organismos más complejos. Las bacterias fotosin-téticas, que generan moléculas orgánicas a partir de carbono inorgánico disuelto en la atmósfera, usan una gran variedad de sustancias. Algunas utilizan compuestos de azufre y no produ-cen gas oxígeno, son las bacterias purpúreas y verdes del azufre. La fotosíntesis que utiliza el agua como dadora de electrones para generar carbono orgánico a partir de dióxido de carbono produce oxigeno que es liberado a la atmósfera. Las bacterias que la realizan eran conocidas hace tiempo como algas verdea-zuladas. Pero luego se descubrió que eran en realidad bacterias y dejaron de clasificarse como plantas. Hoy se les llama ciano-bacterias y tienen un tipo de fotosíntesis que es prácticamente igual a la de las plantas. Estos procariotas carecen de cloroplas-tos, orgánulos como tienen las algas y las células vegetales, y sus pigmentos fotosintéticos están incluidos en la membrana celular o en membranas internas de la bacteria. A ellas debemos la enorme producción de oxígeno en tiempos en que escaseaba en la atmósfera.

Las cianobacterias se hallan por todas partes y produ-cen suficiente oxígeno a la atmósfera como para determinar la mezcla de gases que respiramos. En los diques y lagos, cuando se produce demasiada materia orgánica por contaminación se producen floraciones de estas cianobacterias y llegan a cubrir grandes superficies. Algunas de estas bacterias o algas producen toxinas que implican un riesgo a la salud.

38

Emiliano Salvucci

Los bichos más viejos y la vida al extremo

Otros investigadores aumentaron la precisión para clasi-ficar a las bacterias. En 1990 tres científicos, Karl Woese, Otto Kandler y Mark Wheeler, definieron que un grupo de pro-cariotas hasta ese momento considerado bacterias y llamados extremófilos por habitar lugares con condiciones ambientales extremas pertenecían en realidad a un grupo evolutivo dife-rente. A pesar de las semejanzas estructurales con las bacterias, estos microorganismos tienen varias características que son más cercanas a las de los eucariotas, en especial en las proteínas im-plicadas en los procesos asociados al ADN4.

Se trata de microorganismos unicelulares procariotas, pero con características diferentes a las bacterias lo que per-mitió realizar un esquema de los organismos vivos como un árbol que comprendía tres grandes ramas llamadas Dominios: Bacteria, Archaea y Eukarya.

Desde entonces se denominan como Archaea a este grupo de microorganismos, que si bien son parecidos a las bacterias, presentan diferencias a nivel molecular que las emparentan con las células eucariotas. Muchas de ellas viven en ambientes ex-tremos y por eso son llamadas extremófilas y existen desde hace 3500 millones de años (archaea viene del griego, y significa ‹‹antiguas››).

Las arqueas agrupan a los microorganismos halófilos que viven en lagos salados y ambientes que alcanzan 25% de sali-nidad. El Gran Lago Salado en Estados Unidos y los Lagos de

4 Una explicación sobre estos procesos se encuentra en el capítulo 2.

39


Wadi Natrun en Egipto, que tienen diez veces más sal que el agua marina, son habitados por arqueas. Otros son termófilos, habitando ambientes entre 45 a más de 100 grados centígrados, como fuentes termales o fumarolas hidrotermales submarinas, que pueden alcanzar los 400 grados. Existen, por otra parte, otros que habitan lugares demasiado alcalinos o demasiado ácidos. Thermococcus gammatolerans es una arquea descubierta recientemente en una chimenea hidrotermal submarina, cerca de la costa de California, a 2000 metros de profundidad. Su temperatura óptima de crecimiento ronda los 80°C y es el or-ganismo con mayor resistencia a la radiación gamma. Haloferax volcanii habita lugares de alta salinidad como el mar Muerto.

Las arqueas explotan una variedad de recursos mucho mayores que los eucariotas, desde compuestos orgánicos co-munes como los azúcares, hasta el uso de amoníaco, iones de metales o incluso hidrógeno como nutrientes.

Además de los tres dominios mencionados, en los que se agrupan todos los organismos vivos descritos, debemos sumar un cuarto dominio, actualmente muy estudiado y, sobre todo, adquiriendo cada vez mayor importancia para comprender la vida, la evolución y a nosotros mismos como seres humanos. Se trata de los virus (Figura 5), pero sobre ellos hablaremos más adelante.

40

Emiliano Salvucci

Figura 5. Los diferentes dominios en que se agrupan los seres vivos. Eukar-ya agrupa a los organismos con células eucariotas, con un núcleo verdadero. Archaea son microorganismos procariotas molecularmente relacionados a los eucariotas. Bacteria incluye a todas las bacterias, las que realizan fotosíntesis, como las cianobacterias o las que obtienen nutrientes a partir de la materia orgánica (heterótrofas). Por otra parte, los Virus, dado su gran número y su distribución en todos los ambientes, constituyen un nuevo cuarto dominio.

41

2 ¿Qué es la Vida?

‹‹¿Qué es la vida? Es una trampa lin-güística. Para responder de acuerdo a las reglas de la gramática, se debe pro-porcionar un nombre, una cosa. Pero la vida en la Tierra es más como un ver-bo. Un conjunto de reacciones quími-cas tan asombrosamente complejo que comenzó hace más de 4 mil millones de años y ahora, en forma humana, com-pone cartas de amor›› Lynn Margulis

42

Emiliano Salvucci

De la filosofía a la biología: Los organismos como fin y como medio

Cuentan que en el antiguo poblado de Köninsberg, un pequeño hombre de amplia frente y ojos azules, tras un arduo trabajo cotidiano que comenzaba a las cinco de la mañana, daba un paseo diario luego del almuerzo. Lo hacía tan puntualmente que era utilizado por los vecinos para poner en hora sus relojes.

Ese hombre era Immanuel Kant, un reconocido filósofo del siglo XVIII. Entre sus obras, muchas de las cuales no ca-yeron bien al gobierno y la religión que eran casi lo mismo y les molestaba que la gente piense, hubo una que se anticipó al estudio de la naturaleza.

En su Crítica de la Facultad de Juzgar (1790), Immanuel Kant llega a plantear sus concepciones acerca del mundo orgá-nico, siendo uno de los primeros en plantear al organismo vivo como un fin en sí mismo. Considera insuficiente la perspectiva mecanicista que consideraba a un ser vivo como una máquina, para explicar a un organismo. Para él, un ser vivo es un objeto de la naturaleza cuyas partes se relacionan entre ellas y producen un todo por su causalidad y, al mismo tiempo, el todo es causa final de la organización de las partes. Dice que todo es recí-procamente fin y medio. Según Kant, el organismo es un fin natural, es decir, un fin en sí mismo. En sus palabras: ‹‹Un ser orgánico no es mera máquina, que tiene exclusivamente fuerza motriz, sino que posee en sí fuerza formadora, y una que él comunica a materias que no la tienen (las organiza) ››.

43


En definitiva, Kant observa hacia finales del siglo XVIII la incapacidad del mecanicismo (es decir el pensamiento que comparaba a un ser vivo con una máquina) para explicar y comprender a los organismos. Entiende que los seres vivos se hacen a se hacen a sí mismos.

Yo me hago a mí mismo

Dar una definición de vida es un tema que enlaza a la biología con la filosofía. ¿Qué nos diferencia de lo inanimado? ¿Cómo podemos dar una definición de lo vivo? Es decir, ¿qué es la vida? Cuando observamos cualquier ser vivo: un insecto, un perro, un árbol, un delfín o un ser humano, debemos tener presente que cada una de las especies, incluida la nuestra, es resultado de un proceso de integración de partes que las prece-dieron. Nuestra especie es un visitante reciente de este planeta, que forma parte de una red de la vida, constituido por todos los seres vivos del planeta. Vive, existe y es, gracias a lo que lo precedió y a lo que lo rodea. Para que exista y hoy seamos testigos de la diversidad biológica se necesitaron cerca de 4000 millones de años, tiempo durante el cual ha existido la vida sobre el planeta.

Se ha definido la vida como la capacidad de nacer, crecer, reproducirse y morir. Sin embargo, esta definición es incom-pleta, ya que limita la definición a los macroorganismos euca-riotas, básicamente animales y plantas. Las bacterias son células vivas y no mueren al final de su ciclo vital, sino que se dividen. Además, ciertos híbridos estériles o infértiles, como la mula,

44

Emiliano Salvucci

u otros individuos que sufran esterilidad por distintas causas (orgánica, genética, etc.) no entrarían en la definición.

Por otra parte, puede suceder que las explicaciones se de-tengan a describir las propiedades de la vida, pero no integran una definición. Un primer paso hacia la construcción de una definición puede darse teniendo presente que cada organismo vivo, cada célula o cada molécula que conforma una célula, está compuesta por integración, unión, asociación de sub-elemen-tos. Las propiedades que tienen cada uno de ellos son diferentes a la suma de las propiedades de las partes. Veamos un ejem-plo. Una proteína es una molécula constituida por subunida-des. Estas subunidades son los ‹‹eslabones›› que conforman la proteína, se llaman aminoácidos. Estos están constituidos por átomos. Carbono, Hidrógeno, Oxígeno, Azufre, Nitrógeno y Fósforo son elementos básicos de la vida. Pero la actividad, fun-ción o propiedades que presentan las proteínas no pueden de-ducirse de las propiedades de los átomos que la componen. Las proteínas participan en varias funciones metabólicas, y pueden formar parte estructural de las células. Pero las propiedades que tenga cada proteína en particular emerge de la combinación particular de sus subunidades. Una molécula de azúcar como la glucosa, por ejemplo, tiene propiedades que emergen de la unión de átomos de carbono, hidrógeno y oxígeno. En otro orden de magnitud, una célula bacteriana utiliza azúcares, pro-duce aminoácidos o degrada proteínas por acción de otras pro-teínas, y produce los ácidos nucleicos que contiene a los genes y la información necesaria para producir otra célula. Pero es la combinación, la integración de un intrincado metabolismo lo que permite emerger propiedades únicas de la vida en la célula bacteriana que no están en cada una de las partes integrantes.

45


Las capacidades de una célula son mucho más que la suma de las propiedades de las diversas moléculas. De la integración y la organización compleja de las moléculas que componen a la bacteria, emerge el organismo. A esto le llamaremos propiedad emergente.

Podemos afirmar, entonces, que la vida es una propiedad emergente, pero ¿de qué? ¿De la materia? ¿O de algún tipo de organización de la materia? La materia se organiza de tal mane-ra que se constituyen nodos y procesos. Hay una actividad sos-tenida en una red de moléculas y procesos. A eso le llamamos sistema. El sistema vivo, complejo y, sobre todo, autoorganiza-do. Para entender por qué es un sistema autoorganizado, como había pensado Kant, podemos recurrir al antiguo concepto car-tesiano de los sistemas vivos como máquinas. Un automóvil, por ejemplo, es una máquina y es construida con un fin deter-minado: transportarse. Una maquina es creada para hacer algo, tiene una función que es definida por alguien (Figura 6). En cambio, en un ser vivo cada parte es a su vez la causa y efecto, un medio y un fin. La autoorganización es una propiedad de los sistemas vivos que permiten diferenciarnos de una máqui-na. Un organismo es una entidad autoorganizada, porque no tienen más fin o propósito que ser él mismo. Somos propósitos naturales. Nadie hizo al ser humano para que le sirva a alguien o para que trabaje para otro… bueno, al menos naturalmente no, más allá del sistema sociopolítico en que vivimos.

46

Emiliano Salvucci

Figura 6. Representación de un animal como una máquina. Se trata del ‹‹pato con aparato digestivo›› de Jacques Vaucanson de 1738 (Wikipedia). Esta es una visión mecanicista, que entendía al ser vivo como una máquina. Sin em-bargo, un ser vivo es un fin en sí mismo.

Los organismos se construyen a sí mismos a partir de material externo, fuera de ellos. ¿Qué es lo que dirige esta au-toorganización? Lo que la dirige es la disipación de la energía. Como todo en la naturaleza, los organismos también cumplen la segunda ley de la termodinámica. Según esta ley, la energía fluye en un gradiente y es disipada, o dispersada, hasta igua-lar la cantidad de energía en todas las partes del espacio. Al comenzar cualquier reacción química hay una cierta cantidad de energía que al finalizar la reacción se ha disipado. Y este proceso ocurrirá de un estado de mayor energía a otro menor (aumentado el ‹‹desorden›› de las moléculas, átomos, etc.). Si pensamos en la fotosíntesis, la energía solar (energía libre, útil)

47


es transformada al construirse otras moléculas necesarias para generar componentes de la célula y de la planta. La planta está viva porque disipa energía de manera eficiente para generar el material que la constituye.

Sin embargo, esta autoorganización dirigida por un gra-diente energético no es suficiente para definir vida. Si pensa-mos en el agua de la mochila de un inodoro que es liberada siguiendo la gravedad (disipando energía potencial) el agua se autoorganizará dando círculos. Si las moléculas simples (agua) se exponen a un gradiente específico (desde la mochila del ino-doro, un lugar elevado hacia abajo por fuerza de gravedad) se autoorganiza en un comportamiento más complejo, pero esto, claro está, no es suficiente para entender al agua como un ser vivo (por supuesto aquí, de todas maneras, no hay ninguna propiedad emergente).

El verbo vida

Hasta aquí entendemos a la vida como la propiedad emer-gente de los sistemas autoorganizados. Pero además, hay siste-mas que presentan cierto nivel de complejidad constituyendo una red de nodos capaces de autogenerarse. Un investigador chileno, Humberto Maturana, creó un término para llamar a esta propiedad de un sistema vivo como una compleja red que se genera a sí misma. Lo llama Autopoiesis. Para Maturana, los sistemas vivos son sistemas complejos que se organizan en una red en la que cada parte participa en la generación o transformación de los otros nodos, de manera que la red se autogenera. Esto pode-

48

Emiliano Salvucci

mos relacionarlo con la definición de la vida que abre este ca-pítulo, dada por la microbióloga Lynn Margulis: la vida como un verbo. Se trata de un proceso: Los organismos mantienen su estructura y tienen la capacidad de regeneración a pesar de los cambios en sus condiciones externas; capaces de crear sus pro-pios componentes, así como modificar su composición interna. En una célula cada molécula “construida” influye y participa en la creación de más moléculas similares y en el resto de las moléculas. Veamos por ejemplo lo que sucede con el ADN de las células. El ADN es una molécula con forma de hélice cons-tituida por dos hebras o cadenas, cada una de ellas construida, a su vez, por subunidades (los eslabones) llamadas bases nitroge-nadas. Estas bases son cuatro: adenina, timina, guanina y cito-sina. La combinación de estos cuatro eslabones y las diferentes longitudes dan variabilidad a la molécula entre los diferentes organismos. Estas secuencias de ADN son lo que entendemos como genes.

Ahora veamos cómo se llega de un gen a una proteína, un proceso que está ocurriendo en este momento en las células humanas. Pongamos atención. En la célula, existe una maqui-naria, constituida por diferentes proteínas que interactúan con el ADN y participan en diferentes procesos. En el primero de ellos, llamado transcripción, el ADN se copia a una molécula de Ácido ribonucleico o ARN. Este se diferencia del ADN en que es simple cadena, es decir, constituido con una sola hebra. También, se diferencian en que el ARN no tiene timina, en su lugar está la base llamada uracilo.

49


En la transcripción la maquinaria proteica asociada al ADN va ‹‹leyendo›› el código, es decir, la secuencia de eslabo-nes. Y va uniendo los eslabones dispersos en la célula creando una copia de la cadena leída (véase la figura 7). Esta cadena nueva de ARN luego es utilizada para sintetizar proteína. A partir del código escrito en el ARN (que es la secuencia de bases o eslabones), los ribosomas, (corpúsculos de ARN y proteínas) “traducirán” al lenguaje de proteínas. Es decir, lo que harán es unir eslabones que conforman las proteínas, los aminoácidos. El código se lee en tripletes, es decir, tres bases contiguas de ARN ‹‹significan›› que se incluirá y unirá a la proteína en cre-cimiento, un determinado y específico eslabón. Este proceso de creación de la proteína se llama traducción, pues en cierta manera, la célula ‹‹traduce›› el idioma del ARN a un idioma de proteína. Los eslabones de las proteínas son los aminoácidos5, moléculas que la célula toma de la materia orgánica que ingiere o son sintetizados por la misma célula (Figura 7). En todos estos procesos no participan solamente la secuencia de ADN inicial, sino que son influidos o ‹‹dirigidos›› por otros genes o secuencias de ADN del cromosoma.

5 Los aminoácidos que constituyen todas las proteínas de los organismos son 22. En nuestro caso, nuestras células producen 10 aminoácidos, mientras que el resto debemos adquirirlos con la dieta, son los llamados aminoácidos esenciales.

50

Emiliano Salvucci

Figura 7. Esquema de los procesos de transcripción y traducción. A partir del ADN, doble hélice con los 4 eslabones que se combinan de manera diferentes (A. adenina, T: timina, C: citosina, G: guanina) se transcribe una molécula de ARN. Nótese que la timina, en el ARN, se reemplaza por uracilo (U). Este ARN luego es traducido a proteína. Otras moléculas y orgánulos como los riboso-mas, participan en esta síntesis de proteínas. Cada tres eslabones la maqui-naria metabólica agrega un aminoácido específico (AUG, significa que ingresa una Metionina (Met) a la proteína en construcción. Ala: alanina, Leu: leucina, Gli: glicina. La secuencia representada corresponde a un gen que codifica para una parte de una proteína (Met-Ala-Leu-Gli---).

51


En el ADN se encuentra la información para la sínte-sis de proteínas. Muchas de esas proteínas participan en una red de reacciones que involucran la creación de más ADN que codifica para esa proteína. Puede participar, además, de otras reacciones como la regulación, esto es, la capacidad de hacer producir más o menos proteína según el momento. También, el ADN puede codificar para proteínas que constituirán estruc-turalmente la célula, como los genes que codifican para proteí-nas que forman parte de la membrana externa de la célula. Las proteínas junto a los lípidos que conforman la membrana son como los ‹‹ladrillos›› que construyen la membrana celular y esta barrera demarcan la identidad celular y en su interior ocurren las reacciones propias de la célula. Todo está relacionado, cada proceso o reacción es un nodo6 (o punto de conexión) de una red. Dentro de cada célula hay una red metabólica. De la misma manera, todos los organismos están interrelacionados en una compleja red que abarca la interacción entre los organismos de un ecosistema y relaciones entre ecosistemas.

Podemos, teniendo en cuenta todo esto, dar una defini-ción más adecuada de vida, que es:

La vida es la propiedad emergente de sistemas autopoiéticos disipativos.

6 La palabra nodo viene de la informática, es un punto de intersección o conexión de varios elementos que confluyen en él. Cada reacción en una célula es un punto de conexión, definido por reacciones y moléculas previas, que influye en otras y en sí misma. De allí la idea de nodo.

52

Emiliano Salvucci

Y con esta definición que puede sonar complicada no es-tamos diciendo más que un ser vivo es un fin en sí mismo, no una máquina, su metabolismo es una intrincada red que participa en la generación de su estructura para lo que necesita energía exterior que es disipada en ese proceso llamado vida.

Lo que Kant había dejado en claro en tiempos previos a que Lamarck escriba su Filosofía Zoológica (1809), la obra pionera del evolucionismo y antes que la biología tome for-ma como ciencia, fue que la vida consiste en autoorganización. Además, ofreció una nueva forma de entender a los seres vivos, tomando como principio central la naturaleza de lo orgánico y hasta dejó directrices para la construcción de una disciplina biológica. Actualmente, mucho después que Kant y Lamarck, la biología ha complementado y completado estos conocimien-tos, estableciendo teorías holísticas, con atención en el todo y no tanto en las partes, para entender a los organismos. Se concibe a los seres vivos como un todo, constituidos a partir de subu-nidades intrincadas que han generado sistemas más complejos, auto-organizados que, por propiedad intrínseca, evolucionan. Esto no implica la existencia de una fuerza seleccionadora, ni mucho menos una intervención divina sino leyes físicas y quí-micas implicadas en un aumento de la complejidad y surgi-miento de nuevas propiedades.

Más allá de las redes que forman cada organismo o cada célula, a su vez, cada organismo está relacionado con los demás. Las redes internas tienen su continuación como redes sociales externas, redes de organismos en los que la vida de uno influye en la de los demás.

53

3- Tejiendo la red de la Vida

“Estamos atrapados en una red ineludible de reciprocidad, unidos en una sola prenda del destino. Lo que afecta a uno directamente, afecta a todos indirectamente”. Martin Luther King, Jr., Carta desde la cárcel de la ciudad de Birmingham, 1963.

Avatar, Gaia y Daisyworld

En la película ‹‹Avatar›› el célebre director James Cameron plantea un escenario ficticio en que los habitantes de un her-moso planeta, llamado ‹‹Pandora›› sufren la invasión de unos crueles humanos que no entienden a la naturaleza. Los habi-tantes de Pandora, a diferencia de sus voraces invasores, son capaces de comprender que la vida sólo puede existir gracias a

54

Emiliano Salvucci

una intrincada red de relaciones e interconexiones entre todos y cada uno de sus componentes. Aunque más sutiles, en nuestro planeta existen redes similares. Los organismos formamos redes de la vida que construyen el planeta en que vivimos; la vida en la Tierra, no es muy diferente a la planteada en la ficción.

La interrelación entre todos los organismos que confor-man la biósfera (el conjunto de los seres vivos propios del pla-neta Tierra) llevó a desarrollar la Teoría de Gaia. Esta teoría fue creada por James Lovelock, un científico estadounidense, quien trabajando para la NASA comprendió que el planeta Tierra es un Planeta Vivo, un superorganismo. La Tierra es una entidad compleja que implica a la biosfera, atmósfera, océanos y tierra; constituyendo en su totalidad un sistema retroalimentado que mantiene condiciones físico-químicas óptimas para la vida en el planeta. Todo el planeta, está vivo.

Los biólogos William Ford Doolittle y Richard Dawkins, argumentaron que la hipótesis de que el clima de la Tierra está regulado ‹‹por y para los organismos›› es teleológica, lo que quiere decir que implica previsión y planificación que sería im-posible por parte de los organismos.

En respuesta a las críticas de los prestigiosos guardianes del statu quo, en 1974, Lovelock junto al oceanógrafo Andrew Watson idearon el modelo de ordenador al que llamaron Dais-yworld, en el que el crecimiento competitivo de las especies de margaritas claras y oscuras altera el albedo (reflectancia) de la superficie del planeta, cambiando así el equilibrio entre el calor recibido del sol y el reflejado al espacio y esto participa en la regulación de la temperatura del planeta. Daisyworld propor-ciona así, de acuerdo con Lovelock, un modelo de cómo una

55


propiedad del medio ambiente planetario, la temperatura, pue-de ser regulada por un mecanismo automático, homeostático realizado por organismos, en este caso las margaritas sin que, por supuesto, lo planifiquen.

Según la teoría de Gaia, el entorno material (el ambiente) no se limita a proporcionar presiones sobre los organismos y su evolución, como en la teoría darwiniana clásica, ya que son los organismos los que moldean y conforman todo el sistema vivo, todo el planeta. El darwinismo entiende al ambiente como algo completamente exterior, siempre una adversidad a sortear, ante el cual van reaccionado las especies gracias a su variabili-dad. El concepto de Gaia, en cambio, le da un rol central en conjunto a los organismos y al ambiente y tiene relación con la visión que tenía Lamarck.

Lamarck fue un naturalista francés que vivió entre 1744 y 1829. Realizó una obra ciclópea. Es, sin duda, el naturalista más importante de las ciencias biológicas. Estableció las claves dicotómicas que se usan para clasificar a los organismos, estu-dió a los invertebrados, los organismos sin vértebras, y los cla-sificó en diez clases: moluscos, cirrípedos, anélidos, cangrejos, arañas, insectos, gusanos, equinodermos, pólipos e infusorios. Su obra sobre zoología de invertebrados fue publicada en diez volúmenes. Alcanzó por todo ello un elevado conocimiento so-bre la naturaleza y desarrolló la primera teoría evolutiva com-pleta consolidada en su obra Filosofía Zoológica, de 1809. En esa obra cumbre establece los mecanismos de transformación de las especies, utilizadas luego por Darwin como el uso y des-uso de los órganos y la herencia de caracteres adquiridos. El campo actual de la ciencia que confirmó la teoría lamarckiana

56

Emiliano Salvucci

se denomina epigenética e involucra todo el conocimiento en relación a la herencia más allá de los genes.

El término ‹‹medio›› fue tomado en el siglo XVIII por un naturalista francés, Buffon7 –quien fuera el mentor de La-marck–, a partir de la obra de Isaac Newton el que, a su vez, lo había utilizado en el área de la mecánica. Newton utilizó el tér-mino para referirse al fluido entre dos cuerpos que interactua-ban a distancia. Era el centro de acción de las fuerzas físicas, es decir que era algo en sí mismo, algo con entidad que, más que unir, separa a los cuerpos. Lamarck traslada a la biología el con-cepto de medio enriqueciéndolo al definir que la especie y el medio forman una unidad contradictoria; el medio es externo tanto como interno al organismo. Lamarck sostiene a la biolo-gía en la física y la química por lo que entiende al fenómeno de la vida como un producto de leyes físicas. Hoy la ciencia, en la comprensión del fenómeno de la vida y su evolución centra su atención precisamente en el medio como factor inicial y funda-mental de los cambios evolutivos. La visión de Lamarck, hacia el comienzo del siglo XIX, es extraordinariamente novedosa y una interpretación totalmente acertada y válida en la biología actual.

Sin embargo, el ambicioso concepto de medio en La-marck fue olvidado, hasta ahora que teorías como la de Gaia y otras que veremos más adelante ponen nuevamente en valor estos aportes del naturalista francés.

Coincidiendo con la definición de vida, la tierra toda es un sistema complejo autoorganizado y autopoiético que presenta

7 Georges Louis Leclerc, conde de Buffon (1707-1788) naturalista y matemático francés, mentor de Lamarck.

57


propiedades emergentes. Toda la vida de la tierra en su conjunto interactúa y tiene la capacidad de mantener las condiciones en que sea posible la continuidad de su existencia. Así, se ha man-tenido durante miles de años las temperaturas medias óptimas para la vida, las concentraciones salinas de los océanos en cuya regulación participan los organismos, etc. Según Lovelock, la vida es un fenómeno que sólo puede ocurrir en una escala pla-netaria: los organismos vivos han co-evolucionado con el pla-neta hasta el punto en que son capaces de regular automática-mente el medio ambiente planetario, de lo contrario el planeta sería inhabitable para la vida.

La teoría de Gaia desafía la visión según la cual los orga-nismos evolucionan en la naturaleza como seres individuales luchando infatigablemente unos a otros, cuando, en realidad, se observa que la vida es una red, una combinación de orga-nismos que se relacionan física y metabólicamente y dependen absolutamente unos de otros como especie. Ningún organis-mo está aislado. Por el contrario, cada organismo es –sobre todo los macroorganismos, los organismos pluricelulares– una comunidad en sí mismo conteniendo y conviviendo con mi-croorganismos; y los organismos unicelulares se integran y coordinan comunitariamente. Por ejemplo, una termita no es tan solo una termita: es el insecto y sus millones de bacterias y protistas asociados en su intestino digiriendo la celulosa que la termita ingiere, aportándole nutrientes esenciales. En este proceso se genera metano, el cual es eliminado a la atmósfera donde se une al metano generado por muchos otros animales. Esto tiene participación directa en el ciclo del carbono y en la regulación del oxígeno del planeta. No parece así que haya in-dividuos discretos sino integrados en Gaia.

58

Emiliano Salvucci

En nuestro planeta, la especie humana ha emergido y evolucionado inmerso en esa red. Somos también una comuni-dad cada uno de nosotros con millones de microorganismos en nuestro cuerpo y participando también en la vida de la biósfera, aunque muchas veces de manera decididamente negativa. En este caso sí, por intereses egoístas tan propios del ser humano.

Redes sociales ancestrales

La gran mayoría de las bacterias, como vimos, a pesar de su fama de seres agresivos y de causales de enfermedades, no nos causan daño, sino que contribuyeron a la evolución del planeta tal cual lo conocemos. Las bacterias intervienen en el mantenimiento de equilibro de los elementos de la na-turaleza, participan en los llamados ciclos biogeoquímicos, en grandes redes sociales desde el inicio de la vida en el planeta. Estos ciclos son procesos naturales que reciclan los elementos fundamentales del planeta en diferentes formas químicas entre el medio ambiente y los organismos que los utilizan o los pro-ducen. Además del agua, elementos como carbono, oxígeno, nitrógeno, fósforo y otros, recorren estos ciclos, continuamente y desde hace millones de años pasando de una etapa orgánica, cuando son utilizadas y conforman estructuralmente a los orga-nismos (el nitrógeno formando las proteínas y ácidos nucleicos de nuestras células, por ejemplo), a otra etapa inorgánica en que se encuentran en el medio ambiente (por ejemplo, el nitró-geno del aire).

59


Además de su asombrosa contribución a estos ciclos, las bacterias están en gran medida asociadas o integradas a otros seres vivos. Todos los organismos se encuentran de alguna ma-nera, más o menos estrecha, más o menos evidente, relaciona-dos a otros. Es una extensa red que cubre el planeta, una red de relaciones físicas y metabólicas. Ejemplos de esas redes los constituyen la comunicación entre bacterias y sus asociaciones con plantas y animales.

¿Diálogo o guerra? Charla entre bacterias y armas microbianas

Luego de la identificación a las bacterias como las cau-santes de ciertas enfermedades y el posterior descubrimiento de la penicilina por Fleming, los antibióticos se fueron incorpo-rando a la medicina moderna. Los antibióticos son moléculas producidas por bacterias y hongos que tienen la capacidad a ciertas dosis de inhibir el crecimiento de otros microorganis-mos a través de diferentes mecanismos como la desestabiliza-ción de la membrana de la célula o la alteración de la síntesis de proteínas interceptando los pequeños orgánulos donde se van construyendo las proteínas (los ribosomas).

Se denomina antibiótico a ‹‹un agente químico capaz de producir daño en otros microorganismos››. Los antibióticos y otros agentes terapéuticos son efectivos porque interfieren en algún proceso esencial del patógeno sin afectar a las células de nuestro cuerpo. Estas moléculas antimicrobianas que tantos beneficios han dado a la salud humana, fueron siempre citadas

60

Emiliano Salvucci

como los prototipos de aquellas ‹‹armas›› que todos los con-trincantes tienen para utilizar en el campo de batalla que es la naturaleza. Sin embargo, hay investigadores que nos infor-man que aquellas armas no eran tales. Los científicos entienden que los populares antibióticos son señales de comunicación entre bacterias y no como armas letales sintetizadas para exterminar competidores, aunque esa sea la utilidad que nosotros le he-mos dado. Las maneras tradicionales de comprender y tratar de explicar los fenómenos de la naturaleza suelen cubrirse con el sesgo de interpretaciones sociales, económicas e ideológicas.

Utilizamos los antibióticos a concentraciones que inhi-ben el crecimiento de otros microorganismos. Pero a bajas con-centraciones, es decir a concentraciones halladas naturalmente en el ambiente donde vive el microorganismo productor, los principales efectos se observan sobre el metabolismo general de la población de microorganismos y sobre el metabolismo celular. Y este mecanismo regulatorio se observa tanto en la población productora como en el microorganismo señalado como blanco (el antibiótico como arma), dado que esta sería la función primordial. Así, la actividad antimicrobiana es una parte de la actividad biológica de esas moléculas.

A diferencia de lo que sucede en los caldos de cultivo uti-lizados para el crecimiento de bacterias en los laboratorios, en los que las bacterias están en una especie de restaurante cinco estrellas recibiendo altas raciones de nutrientes (fuentes de car-bono, nitrógeno, fosforo, etcétera), en la naturaleza el microor-ganismo no crece a una velocidad máxima, sino que la misma está limitada por el ambiente. Sobre su crecimiento influyen las concentraciones de los compuestos disponibles, que varían a su

61


vez debido a otros factores ambientales. Como resultante de todo ello, los antibióticos producidos actúan como una señal en el proceso de comunicación celular. Los mismos organis-mos producen otras proteínas que intervienen en la respuesta de los antibióticos en el ambiente, por ejemplo, proteínas que se localizan en la membrana de la célula bacteriana y sacan el antibiótico que está dentro de la célula. Y la presencia de los genes que codifican para esas proteínas se asocia a resistencias a antibióticos. Es decir, aquellas cepas o tipos de bacterias que producen proteínas que interceptan, sacan, o transforman el antibiótico serán menos sensibles (resistentes) al mismo. La presencia de estos genes en ciertas cepas capaces de producir enfermedades y que eluden la acción del antibiótico son un problema grave y actual en microbiología y medicina. No está mal el uso de antibióticos sino su abuso. La presencia continua de antibióticos en diferentes ambientes genera una selección artificial y el desequilibrio generado provoca que se distribuyan genes ‹‹de resistencia›› que pueden ser adquiridos por otros ti-pos de bacterias. Surge el problema de la resistencia bacteriana a los antibióticos y la ineficacia de algunos tratamientos.

La OMS ha publicado recientemente la lista de bacterias multirresistentes causantes de miles de muertes alrededor del mundo. Se necesitan nuevos antibióticos o encontrar un pun-to débil en estos microorganismos. Son bacterias que pueden provocar infecciones graves y a menudo letales, generar septice-mia (bacterias en sangre) y neumonías. Entre ellas se incluyen Acinetobacter, Pseudomonas y varias bacterias intestinales como Klebsiella, Escherichia coli y Proteus.

62

Emiliano Salvucci

Pero debemos tener en cuenta que los antibióticos son tan solo un ejemplo de cómo las bacterias y microorganismos están en continua ‹‹comunicación›› y estas señales de un deter-minado ambiente están en continua interacción. Todo el com-portamiento y, en definitiva, la vida de cualquier ser vivo, está determinada e influida por la de los demás. Las bacterias están en una continua asociación con sus vecinos, para ello secretan moléculas que son como ‹‹palabras químicas›› que les permi-ten comunicarse con aquellas que puedan entender ese idioma, para ello cuentan con receptores en las membranas que recono-cen aquellas palabras.

Por ejemplo, la formación de caries o el desarrollo de virulencia de las bacterias están controlados por este meca-nismo o diálogo molecular. ¡También está relacionado a la capacidad de ciertos calamares de emitir luz! Veamos. En las aguas del océano vive una inofensiva bacteria llamada Vibrio fischeri. La bacteria se aloja en dos estructuras o lóbulos que tiene el calamar. Allí las bacterias van creciendo y llegado cier-to número de bacterias, las sustancias o ‹‹palabras›› que fueron secretando alcanzan un nivel umbral que les indica que ya son suficientes para emitir luz. La capacidad de esta bacteria de emitir luz cual, si fuese una luciérnaga microscópica, llamada bioluminiscencia, está controlada por la población al aumen-tar o disminuir la cantidad de señales químicas. El calamar utiliza esta luz para salir de caza y evitar ser depredado al emi-tir una intensidad de luz similar a la de la luna que le llega y de esa forma, sin sombra, se ‹‹invisibiliza››.

63


Notemos como este mecanismo de charla entre bacterias permite coordinar actividades, actuando como un macroorga-nismo a pesar de ser cada uno es un organismo unicelular. La unión y la organización permiten que se generen respuestas o que emerjan propiedades imposibles de lograr por cada célula individual.

El consorcio del nitrógeno

Es muy conocido el rol de las plantas al proporcionar el oxígeno de la atmósfera necesario para la vida. Pero estos orga-nismos están lejos de ser individuos aislados y auto-dependien-tes. Asociados a ellas viven numerosos organismos y microor-ganismos. Las plantas, como todos los seres vivos, no surgieron evolutivamente solas sino por la continua integración y asocia-ción con otros organismos y, por lo tanto, tampoco viven en soledad. Las rizobacterias, por ejemplo, son bacterias que se asocian a las raíces de las plantas y promueven su crecimiento. Estos microorganismos solubilizan nutrientes que no podrían estar disponibles para sus socios vegetales. Lo hacen mediante la producción de moléculas conocidas como sideróforos, que capturan las moléculas y aumentan su solubilidad, o bajando el pH8, es decir creando un ambiente más ácido al secretar com-puestos orgánicos ácidos. De esta manera las bacterias incre-mentan la disponibilidad de estos nutrientes y promueven el

8 El pH, o poder de Hidrógeno, es una medida de acidez o alcalinidad de una disolución. Es una escala de 0 a 14, siendo 7 el valor neutro. Los mayores a 7 indican un medio alcalino, y por debajo de 7, un medio ácido.

64

Emiliano Salvucci

crecimiento de las plantas. El hierro y el fósforo, esenciales, llegan a ellas gracias a la acción combinada de las bacterias.

La promoción del crecimiento de las plantas puede ser regulada también mediante la producción de hormonas y otros factores de crecimiento. La auxina, por ejemplo, es una hor-mona vegetal que favorece el crecimiento de raíces laterales, entre otros efectos, y esto resulta en una mayor superficie de absorción de nutrientes. Las giberelinas estimulan el desarrollo de brotes. Las bacterias presentes participan en la regulación de la concentración de las hormonas influyendo en el desarrollo. El etileno, otra hormona vegetal, es regulado por las bacterias al intervenir en el metabolismo de la hormona mediante la pro-ducción de una enzima, la 1-aminociclopropano-1-carboxilato (ACC) deaminasa. Una enzima es una proteína que actúa sobre una reacción química como catalizador, es decir interviene en la velocidad de la reacción. Esta enzima particularmente, corta y se adhiere a la molécula precursora de la hormona y de esta manera interviene en el desarrollo.

Como señalamos, las bacterias mantienen el equilibrio de los gases atmosféricos y participan en los ciclos biogeoquímicos esenciales que mantienen la vida de todo el planeta. Estas re-des involucran organismos de distintos ambientes que realizan un metabolismo particular que permite que pueda realizarse el siguiente por otros microorganismos. Uno de estos procesos, en el que están involucradas diversas especies bacterianas, es el ciclo del nitrógeno.

El microambiente del suelo que rodea a la raíz de una planta se denomina rizósfera. Allí las plantas conviven con or-ganismos diversos como nematodos, bacterias, ácaros y hon-

65


gos. Entre las bacterias y las plantas asociadas, existe una estre-cha y coordinada asociación metabólica. Hay bacterias capaces de fijar nitrógeno, es decir, convierten el nitrógeno atmosférico (N2) que es una molécula estable, poco reactiva, en nitrógeno orgánico, disponible para las plantas. Estas bacterias viven en el suelo, libres o asociadas a las plantas formando lo que se de-nominan nódulos dentro de las raíces (Figura 8). Cuentan con una enzima, la nitrogenasa, que rompe el enlace entre los dos átomos de nitrógeno del nitrógeno atmosférico (N2).

Figura 8. Nódulos de Rizobios en una raíz. Foto: pennstatelive (Flickr Creative Commons).

Dos grupos de bacterias quimiolitotrofas, que utilizan el amonio y los nitritos sucesivamente como fuente de energía, liberan nitratos, proceso llamado Nitrificación. Estas bacterias se asocian a hongos y bacterias descomponedores del suelo que

66

Emiliano Salvucci

degradan el nitrógeno orgánico produciendo amonio (NH4). También utilizan el amonio que proviene de la excreción de otros organismos ‹‹superiores››, como insectos, que eliminan urea y amonio en sus desechos. Las que oxidan el amonio a ni-tritos pertenecen a la clase Nitrosomonas, en tanto que especies de Nitrobacter oxidan los nitritos a nitratos. Y los nitratos son utilizados por las plantas para producir moléculas estructurales como proteínas, ácidos nucleicos, etc.

Existe otro proceso en el que intervienen bacterias y cierra el ciclo del Nitrógeno, ya que devuelve nitrógeno en la forma en que se encuentra en la atmósfera (N2). Se trata de la des-nitrificación. En este proceso, bacterias desnitrificantes, como Pseudomonas, oxidan los compuestos orgánicos, el nitrato es utilizado como aceptor de electrones y transformado a nitróge-no gaseoso (N2).

Conjuntamente, las bacterias producen otras sustancias que participan en la regulación de todo el sistema que com-ponen planta-bacterias y ambiente. Inducen lo que se conoce como resistencia sistémica, gatillando una reacción en las raíces que genera una señal que se difunde a toda la planta. Esto re-sulta en una activación de mecanismos de defensa: se refuerza la pared celular de las células de la planta y se producen molé-culas con actividad antimicrobiana.

67


Figura 9. Ciclo del Nitrógeno. Los microorganismos participan en cada etapa (en negro). Fijando el nitrógeno atmosférico (gas, N2) en amonio (NH4+) que es utilizado por bacterias nitrificantes que lo convierten en nitrito (NO2-) y nitrato (NO3-) que es la forma que asimilan el nitrógeno las plantas. Las bac-terias desnitrificantes transforman estas moléculas que provienen de la nitri-ficación o la descomposición de materia orgánica, en nitrógeno atmosférico.

El estudio de las bacterias asociadas a las plantas y sus propiedades ha permitido a los investigadores el desarrollo de inoculantes. Estos son bacterias que son estudiadas en el labora-torio y presentan propiedades interesantes tecnológicamente, al ser capaces de promover el crecimiento de sus socios vegetales. Esto se logra debido a diferentes capacidades de proveer de nu-trientes a la planta aumentando la biodisponibilidad. Se les ha dado también el nombre de biofertilizantes, y son utilizados en el cultivo de maíz o soja.

68

Emiliano Salvucci

Hongos y plantas en red

Veamos como la asociación de un microorganismo con un macroorganismo genera un superorganismo con propieda-des únicas. Las raíces de las plantas presentan las llamadas mi-corrizas. Las micorrizas (del latín mykos que significa hongo y rhiza que significa raíz) son uno de los tipos de simbiosis más abundante de la biosfera, que mejoran la absorción de agua y nutrientes de la raíz. El término fue acuñado por el botánico alemán Albert Bernard Frank en 1885, para definir a esta in-teracción e unión de dos organismos (hongo y planta) (Figura 10).

Estas asociaciones están presentes en más del 80% de los grupos de plantas terrestres y se supone que la llegada a la tierra de las plantas superiores (hace unos 480 millones de años, en el Ordovícico) solo fue posible gracias a este mecanismo de cooperación.

Los grupos de hongos que establecen micorrizas se in-cluyen en Zygomicetos, Ascomicetos, Basidiomicetos y Deu-teromicetes, grandes grupos en que se clasifican los hongos de acuerdo, entre otras cosas, a su forma de reproducción. Estos hongos se encuentran difundidos no solo en simbiosis con las plantas arbóreas sino también con las herbáceas perennes e in-cluso con las anuales, como el trigo. Las micorrizas absorben azúcares de la raíz de la planta e introducen minerales (como fósforo, nitrógeno, potasio, calcio, azufre, cinc, cobre, etc.) en su sistema vascular.

69


Figura 10. Micorriza (Imagen: granjaescuelalailusion.wordpress.com)

La planta que vemos en los extensos cultivos de trigo o soja son en realidad un ‹‹superorganismo›› constituido por este consorcio biológico. Las capacidades de desarrollo de cada plan-ta son determinadas por esas asociaciones evolutivas. Esta red subterránea aumenta y mejora la asimilación de nutrientes y de agua por parte de la planta, que sin esta asociación se vería más limitada. Esto se debe a que facilita una adecuada evapo-trans-piración y un mejor funcionamiento fisiológico de la planta en sentido general: aumenta la ramificación y el crecimiento de las raíces y agranda a las células, así que la superficie combinada de millones de células del hongo es muy superior a la de una planta no micorrizada. La micorriza expande enormemente la

70

Emiliano Salvucci

superficie que pueden explorar las raíces de las plantas en el suelo. De esta forma, en los bosques, los árboles y arbustos se encuentran interconectados, mediante esta red compartiendo agua y nutrientes, manteniendo todo el sistema del bosque en homeostasis.

Estos ejemplos, tan conocidos, nos llevan a interpretar a que cada organismo no es un habitante aislado que planea su supervivencia de acuerdo a beneficios y pérdidas, transacciones económicas que pretenden explicar una realidad a la vista más compleja que lo que se creía hace tiempo. No podemos redu-cir el estudio de la naturaleza a un organismo y su evolución (planta, bacteria, hongo, etc.) con las particularidades de su genoma (es decir, al conjunto de sus genes). También debemos tener en cuenta su estructura, su metabolismo y que ello surgió y evolucionó debido a la intrincada conexión con el ambiente y los organismos que lo rodean. Cuando las bacterias forman nódulos en las raíces, por ejemplo, surge una estructura que vuelve difusos los límites entre una y otra especie.

Las bacterias, los hongos, los protozoos, y los organismos superiores también han existido gracias a la convivencia e inte-gración de sus metabolismos. El ser humano no es la excepción, por ello la asociación a lo largo de su evolución con los micror-ganismos fue definiendo muchos procesos vitales. Y sobre ello influyeron los cambios de estilo de vida, el desarrollo de la tec-nología, los cambios en la dieta y una multiplicidad de factores. Los experimentos de los investigadores sobre la alergia en niños y su exposición a enfermedades, que señalamos al comienzo del libro, pueden explicarse teniendo siempre en cuenta que el ser humano no es el centro de la naturaleza y desde allí se relaciona

71


con el resto, sino que apareció hace muy poco, en tiempos geo-lógicos, y fue él quien se adaptó y se integró a los organismos preexistentes.

Veamos cómo estas integraciones se encuentran en todo el mundo natural.

73

4. Uno más uno, uno.

“La vida hace mucho más que adap-tarse a la tierra. Transforma la tierra para sus propios fines” James Lovelock.

Viviendo juntos, la integración en acción

Durante mucho tiempo se presentaron a los virus y bacte-rias como una amenaza y unos inteligentes estrategas tratando de hacernos daño y eludir nuestra carrera armamentística con-tra ellos. Es decir, habría una batalla entre los microorganismos y nosotros. Lejos está la realidad de este panorama guerrerista. A pesar de la mala prensa, los microorganismos son reconoci-dos como la base absoluta de la vida en el planeta.

En aquella supuesta batalla se descontextualiza la condi-ción de pre-existencia bacteriana y viral. Igualmente, nos ol-vidamos de la convivencia con ellos durante la relativamente

74

Emiliano Salvucci

breve presencia del ser humano en el planeta. Todo esto ha permitido nuestra vida tal cual la conocemos. Ellos constituyen una porción fundamental de la biósfera, manteniendo el equi-librio entre las especies. Las interacciones entre las bacterias y el resto de los organismos son fundamentales para la persistencia de la vida en el planeta.

Las estrechas asociaciones que caracterizan la vida se dan no solo entre organismos de una misma especie sino también, entre organismos de especies diferentes. Se conoce como sim-biosis a la estrecha asociación de organismos de diferentes es-pecies en la que ambos resultan beneficiados de esa asociación. Este es un concepto de la ecología tradicional que analiza la relación entre dos determinadas especies en base al costo be-neficio. Pero si nos limitamos a estudiar la naturaleza basados en preconceptos económicos, se corre el riesgo de prejuzgar lo observado. Si agregamos a esto que la naturaleza, por herencia darwiniana, es vista como un escenario donde el egoísmo, la lucha por la vida y la competencia se convierten en ‹‹leyes› que todo ser vivo está obligado a cumplir todo se torna artificial y tendencioso. Por ello, nos quedaremos con la aguda definición que dio Anthony De Bary, un multifacético alemán que fue cirujano, botánico y microbiólogo, y dijo que una simbiosis ocurre cuando organismos nombrados diferentes viven en estre-cho contacto.

Con este tipo de interacción parece cumplirse en la natu-raleza una extraña regla en que uno más uno, es uno. En la sim-biosis, la asociación de organismos de diferentes especies, puede resultar una unión beneficiosa para ambas ‹‹partes›› integrantes, o puede que alguna parte obtenga un beneficio mayor sobre

75


la otra. Pero este tipo de asociaciones cobra más importancia cuando se observa que de ella no resulta tal o cual organismo ‹‹beneficiado››, sino que surge una entidad nueva, superior a la suma de los componentes.

Figura 11. Anabaena – cianobacteria (alga) fijadora de Nitrógeno. Los hetero-cistos son las células más grandes y redondeadas (Wikipedia).

Nos encontramos con muchos ejemplos de vida simbió-tica en la naturaleza. Ya hemos visto a las bacterias fijadoras de nitrógeno y nutrientes, y a las micorrizas, como ejemplos de simbiosis entre plantas y bacterias, y entre plantas y hongos. Profundicemos un poco en estas interesantes relaciones.

Entre la planta y la bacteria ocurre un reconocimiento a través de diferentes moléculas secretadas por cada organismo. Esto hace que las asociaciones sean específicas, estableciéndo-se simbiosis solo entre determinadas especies. Las briófitas son plantas que no tienen vasos de conducción donde transpor-

76

Emiliano Salvucci

tan los nutrientes. Muchas briófitas, como Anthoceros, viven en simbiosis con cianobacterias (bacterias que hacen fotosíntesis, a veces son llamadas algas; por ejemplo, el alga Nostoc). Los órganos de las plantas crecen, se desarrollan, en respuesta a la presencia de las cianobacterias. Nostoc o Anabaena, algas fijado-ras de nitrógeno, inducen la formación de filamentos móviles en la planta (Figura 11). Estos se diferencian posteriormente en células que no realizan fotosíntesis, que toman una forma especial para fijar nitrógeno llamadas heterocistos y que tienen una gruesa pared que impide el ingreso de oxígeno, dado que la fijación de nitrógeno se realiza en ausencia del mismo.

Las leguminosas como la soja, por su parte, se asocian a bacterias heterótrofas, como los rizobios. Así, el maíz, la alfalfa, las habas, el maní o el trébol establecen un diálogo molecular que resulta en el reconocimiento y en la formación de los nó-dulos, proceso que demuestra una mayor integración entre los dos organismos interactuantes.

El primer paso es la formación de un pelo enrulado des-de la raíz. La bacteria lo coloniza y se moviliza a través de un tubo formado por pared celular vegetal. Las células de la raíz comienzan a reproducirse formando conglomerados, los llama-dos nódulos, que son macroscópicos, es decir, visibles a sim-ple vista. Allí dentro las bacterias se reproducen y producen polisacáridos, cesan de dividirse y comienzan a fijar nitrógeno dentro de la planta. Son llamados en esta etapa, bacteroides. El nódulo tiene dentro un color rosado debido a una molécula parecida estructuralmente a la hemoglobina humana y llama-da leghemoglobina. Esta molécula remueve el oxígeno de la proximidad de los bacteroides sensibles al oxígeno. Lo curioso

77


es que esta secuestradora de oxígeno es producida en parte por la planta y en parte por la bacteria, demostrando el carácter integrado de ambos metabolismos.

Hormigas zombies, gusanos planta y moscas transexuales

Todos los organismos están interconectados y las plantas se asocian con organismos de los todos los dominios. Además de bacterias, hongos y nematodos, también establecen una es-trecha relación con insectos. Un interesante ejemplo es el de la acacia conocida como huitzmaxalli por los indígenas (Acacia cornígera) que se relaciona simbióticamente con hormigas del género Pseudomyrmex (P. ferruginea, P. belti, P. nigrosincta). Las hormigas habitan en las espinas huecas de la planta y se alimen-tan de unos pequeños glóbulos ricos en glucógeno (cuerpos de Belt) que son secretados por el ápice de los foliolos. No se conoce otra función de estos cuerpos más que esta. Las hormi-gas actúan como una especie de mecanismo de defensa para el árbol, protegiéndolo contra insectos o plantas epífitas. Otras especies de pantas como Pouroma o Cecropia, desarrollan unas estructuras de 1-2 mm en la base de sus pecíolos (el tronco de las hojas), llamados cuerpos Müllerianos. También son ‹‹sim-bio-órganos››, que contienen aceite, proteína y glucógeno que son utilizados por las hormigas Azteca, sus simbiontes.

78

Emiliano Salvucci

En la naturaleza pueden encontrarse curiosas relaciones como la que establecen las hormigas Camponotus leonardi de Tailandia y el hongo Ophiocordyceps. El hongo crece dentro de la hormiga, se reproduce y llena lentamente el cuerpo y la cabe-za. Mientras, secreta compuestos que afectan el cerebro del in-secto. Las hormigas deambulan erráticamente y, como zombis, terminan aferradas a unas hojas próximas al suelo (hecho que se conoce como la ‹‹mordedura de la muerte››). Allí la hormiga muere mientras el hongo sigue creciendo hasta aparecer detrás de la cabeza. La hormiga infectada es incapaz de liberarse de la hoja, incluso después de morir, lo que da lugar a un ambiente estable alrededor del insecto para que el hongo crezca.

Figura 12. Elysia chlorotica, un molusco que presenta color verde debido a la presencia de cloroplastos (Wikipedia).

79


Un ejemplo menos escandaloso, pero igualmente intere-sante es el de Elysia chlorotica (Figura 12), un curioso gaste-rópodo marino que es capaz de realizar algo impensable para cualquier animal: la fotosíntesis. Este pequeño animal se ali-menta de algas de la especie Vaucheria litorea e incorpora los cloroplastos (pequeños orgánulos donde se realiza la fotosínte-sis) del alga en sus propios tejidos. Los cloroplastos son dirigi-dos hacia la superficie del molusco, almacenados en receptácu-los especiales. La babosa realiza una actividad fotosintética que le permite mantenerse hasta 9 meses sin más que luz y CO2. El caso de esta especie se vuelve más interesante al observar que los cloroplastos no podrían mantenerse activos durante tanto tiempo sin la presencia de proteínas normalmente presentes en el alga. ¿Cómo hace entonces el animal? La respuesta está en que el gasterópodo mantiene activos los cloroplastos al produ-cir proteínas similares al alga. Además de utilizar el cloroplasto, produce su propia clorofila. A partir de su propio genoma, de sus propios genes, codifica las enzimas necesarias para el alga. Hace mucho tiempo atrás estas secuencias de ADN necesarias se integraron al genoma de Elysia. Se trata de un proceso de transferencia horizontal de genes (THG), los cuales no se here-dan de padre a hijo sino entre especies diferentes o iguales de la misma generación. Este proceso, que trataré en más detalle más adelante tiene importantísimas consecuencias evolutivas. Los genes transferidos permiten así a la babosa sintetizar su propia clorofila, y son transmitidos a la siguiente generación.

Otro ejemplo bien conocido de asociación simbiótica son los líquenes. Estos ponen en evidencia de qué manera el nuevo organismo resultante tiene propiedades diferentes a las partes integrantes. Los líquenes surgen de la simbiosis entre un hongo

80

Emiliano Salvucci

y un alga, generalmente una cianobacteria. Suelen encontrarse sobre la corteza de árboles y sobre rocas. Son muy resistentes a las condiciones ambientales adversas y se los encuentra en di-versos ecosistemas con diferentes formas y colores, algunos son más duros (crustáceos) mientras que otros presentan estructura más foliosa, es decir, más parecida a hojas. Son diferentes a las algas y hongos que lo componen, de hecho, hay moléculas y metabolitos únicamente presentes en estos organismos que no encuentran similitud en hongos o bacterias. Más allá de las clásicas definiciones que individualizan las especies que lo com-ponen (las partes) y se establezcan ventajas y desventajas de las mismas, el organismo tal cual lo vemos está perfectamente adaptado y con propiedades únicas.

Otros ejemplos, podemos encontrarlos en los insectos. Estos organismos conviven con una gran cantidad de microor-ganismos. Los efectos de estas simbiosis son variados, otorgan-do capacidades nutricionales al digerir elementos que el insecto por si solo es incapaz, como es el caso de la celulosa. Otros efectos son a nivel de especie, pudiendo determinar y dirigir el proceso reproductivo. En algunos casos, tienen relación con la defensa del hospedero, al impedir la colonización por otras especies de microorganismos.

La separación, mediante el uso de antibióticos, de los mi-croorganismos asociados a los insectos ha revelado la impor-tancia esencial de esta relación, la cual más allá de las definicio-nes que queramos darle (parasitismo, infección, mutualismo, simbiosis). Por ello, al tratar de encajar los rígidos términos tradicionales, basados en el costo-beneficio, a la dinámica de las interacciones y su complejidad, surgen contradicciones o no hay

81


un acuerdo absoluto respecto al carácter de la ‹‹transacción››.

Wolbachia es una bacteria que se encuentra integrada a artrópodos, arañas y nemátodos e interviene en la reproduc-ción de sus hospederos. Se entiende así que esta bacteria infecta a sus hospederos, pero la cuestión no es tan sencilla. Si bien se la encuentra en diferentes tipos de órganos, Wolbachia está presente comúnmente en testículos y ovarios de los hospede-ros, generando cuatro efectos diferentes: 1) Feminización: Las hembras portadoras de Wolbachia producen una descendencia mayoritariamente compuesta por hembras. En una suerte de transexualismo, los embriones infectados con una dotación genética masculina se desarrollan como hembras morfológicas y funcionales, 2) Partenogénesis: Las hembras infectadas son capaces de reproducirse asexualmente, el insecto se desarrolla a partir de un ovulo no fecundado, produciendo hijas como descendencia; 3) Muerte de machos infectados; y 4) Incompa-tibilidad citoplasmática: esto es cuando los machos infectados únicamente pueden generar una descendencia normal (en nú-mero) si se aparean con hembras infectadas. La ausencia de descendencia en los cruces incompatibles se debe o bien a que no se lleva a cabo la fecundación o bien a la muerte de los em-briones (Figura 13).

82

Emiliano Salvucci

Figura 13. Efectos de la asociación de Wolbachia con los insectos. En rojo se-ñala la pareja del insecto que tiene integrada a Wolbachia. En azul no presen-ta a la bacteria, es decir, no está integrado o infectado.

Estas bacterias fueron descubiertas en la cochinilla de la humedad (Armadillium vulgare) que nosotros conocemos co-múnmente como el ‹‹bicho bolita›› por su capacidad de formar, precisamente, una bolita al enrollarse sobre sí mismo. En estos insectos, Wolbachia participa generando mayor porcentaje de hembras, es decir provoca femenización durante el desarrollo. Esto lo hace porque contiene un gen capaz de saltar a distintas regiones de ADN. Los genes o grupo de genes con esta capaci-dad se denominan transposones, un curioso grupo de genes que fueron llamados también genes saltarines. El que tiene Wolba-chia se le ha llamado factor f y ante determinadas condiciones ambientales adversas salta y penetra en el núcleo de las células germinales donde, o bien se integra en uno de los cromoso-

Feminización Partenogénesis Muerte de machos Incompatibilidad citoplasmática

83


mas sexuales masculinos convirtiéndolo en femenino, o bien lo inhibe desde el genoma mismo de la cochinilla, con lo que hasta el 90% de los animales engendrados son hembras. En la naturaleza entre el 10 y el 15% de todas las poblaciones de insectos –además de las cochinillas- están ‹‹infectadas››. Es im-portante remarcar que esto demuestra que la integración, de un organismo dentro de otro en este caso, genera un fenotipo y regula el desarrollo de la especie. Wolbachia puede constituir un mecanismo idóneo para generar aislamiento reproductivo. Esto es, cuando una especie se separa en dos grupos que luego de sufrir algún proceso ocurren cambios tales que impiden que pueda haber reproducción entre especies de cada grupo, de-finiendo así que son especies diferentes al no poder cruzarse. En el caso de Wolbachia se postula que una (nueva) especie de insecto puede originarse entre dos poblaciones infectadas por distintas cepas de la bacteria.

Yo caníbal. Nuestros ancestros simbióticos

Observaciones como estas fueron fortaleciendo la teoría conocida simbiogénesis, es decir, origen mediante simbiosis. La simbiogénesis establece que la especiación, la formación o aparición de nuevas especies, está mediada por la adquisi-ción de simbiontes. Consiste en el aislamiento reproductivo de una población que se produce por la presencia de un simbionte por parte de unos organismos, pero ausente en otros. Es decir, quienes adquirieron ese simbionte se organizan de otra manera, surgiendo, emergiendo, un ser vivo o especie diferente a la de la población original.

84

Emiliano Salvucci

Figura 14. Lynn Margulis (1938-2011) (Wikipedia)

La teoría fue desarrollada desde principios del siglo XX por distintos evolucionistas: Konstantín Merezhkovski en 1909 desde Rusia, Wallin en 1927 en EE.UU. y Paul Portier desde Francia. En 1967, Lynn Margulis (Figura 14), microbióloga estadounidense de la Universidad de Massachusetts retoma esta teoría y describe el surgimiento de la célula eucariota a partir de la asociación endosimbiótica entre procariotas. Endosim-biosis se refiere a la vida en simbiosis, juntos, en la que uno de los simbiontes o socios está viviendo estrechamente con el otro individuo u organismo. El caso de la bacteria Wolbachia viviendo en las células sexuales de los insectos, o los nódulos de las bacterias fijadoras de nitrógeno dentro de las plantas, son ejemplos de endosimbiosis.

Ivan Wallin consideraba que las mitocondrias no eran or-ganelas, sino bacterias simbióticas, intentó aislarlas para que crezcan como bacterias y así demostrar su naturaleza bacteria-na. ¡Y lo consiguió! Pero fue difícil convencer a una comunidad

85


científica impermeable a cualquier descubrimiento que vaya en contra con la teoría darwiniana de mutación y selección. Este es un inmovilismo teórico y un dogmatismo que no solo Wallin tuvo que enfrentar.

Refutada y resistida por la ortodoxia dominante (el tra-bajo de Margulis fue rechazado en 14 ocasiones), es hoy una teoría que tiene suficiente sustento científico. Lynn Margulis sostiene que la simbiosis es el mecanismo que ha generado, al igual que las células eucariotas, la mayoría de las adquisiciones de caracteres de los organismos pluricelulares y, por lo tanto, también la diversidad de especies de la naturaleza.

La teoría endosimbiótica describe la aparición de las cé-lulas eucariotas (células nucleadas, constituyentes de todos los pluricelulares: animales, plantas y hongos) como consecuencia de la sucesiva incorporación (simbiogénesis) de diferentes bac-terias de vida libre (procariotas, es decir, bacterias), tres en el caso de animales y hongos y cuatro en el caso de los vegetales. Se describe así un paso evolutivo fundamental, a partir de las observaciones de la naturaleza, en que los organismos viven aso-ciados e integrados, originando propiedades emergentes. Este paso (de las células procariotas a las células eucariotas) ha ocu-rrido por combinación de sistemas preexistentes, por simbiosis.

Según la teoría de Margulis, la Teoría de la Endosimbiosis Seriada (SET), ocurrieron una serie de pasos evolutivos. Prime-ro, una célula procariota primitiva aumento su superficie celu-lar al incrementar el tamaño. Esta célula ingirió, pero no digi-rió otras bacterias de menor tamaño por lo que se integró a la célula y convivieron. Una de estas asociaciones fue conformada con bacterias aerobias (utilizaban oxígeno). Las mitocondrias

86

Emiliano Salvucci

se formaron por la integración de una bacteria con capacidad de generar energía mediante la respiración. Al ingerir una cia-nobacteria se dio el primer paso para el desarrollo de los cloro-plastos, que proporcionarían a la célula la capacidad de realizar la fotosíntesis. Por otra parte, se postula que los flagelos serían el resultado de la endosimbiosis con espiroquetas.

En la actualidad se acepta que las eucariotas surgieron como consecuencia de los procesos simbiogenéticos descritos por Margulis, ya que se pudo demostrar mediante estudios de ADN el altamente probable origen simbiogenético de las mito-condrias y los cloroplastos de los eucariontes (Figura 15).

Figura 15. Teoría endosimbiótica. Las mitocondrias, cloroplastos y flagelos tienen su origen en distintas bacterias que se fueron integrando a una célu-la ancestral, originando las células eucariotas propias de protistas, plantas y animales.

Célula procariota ancestral, anaerobia

Ameboide con mitocondrias

Bacterias aerobias

Bacterias (espiroquetas) Cianobacterias

Células eucariotas con

flagelo

Células eucariotas con flagelo, mitocondrias y

cloroplastos

87


La teoría completa describe entonces que esta serie de in-corporaciones, la unión simbiogenética de bacterias, dio origen a las células que conforman a los individuos de los otros cuatro reinos (protistas, animales, hongos y plantas).

¿Por qué es importante esta teoría?

El darwinismo entiende que la mutación al azar en el ADN (errores durante el copiado de la molécula) y la selec-ción natural son los motores evolutivos, mientras considera que todas las observaciones de integración a nuestro alrede-dor son excepciones. Por otro lado, hay muchos científicos que comparten la observación de que la simbiosis es el mecanismo evolutivo más importante. Teorías como la de Lynn Margulis cuestionan mucho de lo que sostiene el paradigma dominante.

Al igual que esta microbióloga, otros habían andado el camino de investigar los procesos simbióticos y se empeñaron en demostrar su importancia. Aunque históricamente se los haya ‹‹olvidado››. Konstantin Merezhkovsky, en 1909, fue el primer autor que propuso la idea de la simbiogénesis, según la cual algunos órganos, e incluso algunos organismos, no surgían en la evolución por el gradual mecanismo de la selección na-tural, sino mediante asociaciones simbióticas entre una especie animal o vegetal y algún tipo de microbio. También postuló que el núcleo de la célula eucariota provenía de un antiguo microorganismo, anticipándose en más de 70 años a Lynn Margulis. Los trabajos de Merezhkovsky pasaron, sin embargo, inadvertidos.

88

Emiliano Salvucci

En 1927, en su libro Simbiosis y el origen de las especies, Ivan Wallin argumentaba que las nuevas especies se originaban mediante simbiosis. Wallin puso especial énfasis en la simbiosis entre animales y bacterias. Escribió nueve trabajos explicando su teoría y sus experimentos, pero sus conclusiones fueron con-sideradas absurdas. Hoy fácilmente aceptadas como correctas y adelantadas a su tiempo, sus teorías fueron rechazadas y ri-diculizadas por los científicos darwinistas, que resguardaban la doctrina de la selección natural como único mecanismo evolu-tivo. Wallin abandonó sus investigaciones sobre simbiogénesis a los 40 años. En Francia, el biólogo Paul Portier también llegó a conclusiones parecidas sobre el origen simbiótico de las eu-cariotas. En su libro Los simbiontes, de 1918, expuso una teoría sobre el origen simbiótico de las mitocondrias. Otro trabajo, que pasó inadvertido, fue Simbiogénesis, un nuevo principio de la evolución (1926) de Boris Mihailovich Kozo-Polyansky, el cual según Lynn Margulis: ‹‹conceptualiza todos los ejemplos y pruebas que sustentan la teoría de la simbiogénesis. Desde las cianobacterias hasta los coleópteros que viven con bacterias en su interior, que se encargan del metabolismo del nitrógeno››9

La teoría de la simbiogénesis constituye una idea revo-lucionaria dentro de la biología al poner de manifiesto que los procesos de integración tienen un valor evolutivo mayor (no son excepciones) que el de las mutaciones al azar. Estas son un argumento central en la teoría evolutiva darwiniana, conside-rando que los errores durante la replicación del ADN son la base de las variaciones genéticas que se expresan en una dife-

9 ‹‹La simbiogénesis es la fuente de innovación en la evolución››, entrevista de Xavier Pujol Gebellí a Lynn Margulis, SEBBM - Sociedad Española de Bioquímica y Biología Molecular, 160; Junio de 2009.

89


rencia entre individuos y éstos son seleccionados de acuerdo a quien tenga una mayor capacidad reproductiva. Margulis dice al respecto:

“Los cambios aleatorios en la base de ADN juegan, sin duda, un papel en el proceso evolutivo. Son como errores de imprenta que se multiplican en cada ejem-plar del libro. Raramente contribuyen a clarificar o ampliar el sentido del texto. Tales pequeños cambios aleatorios son casi siempre inconsecuentes —o incluso dañinos— para el conjunto de la obra. No es que es-temos negando aquí la importancia de las mutaciones. Únicamente insistimos en que, siendo tan sólo una pe-queña parte de la saga evolutiva, la mutación ha estado siendo dogmáticamente sobrevalorada. La parte mu-cho mayor de la historia de la innovación evolutiva, correspondiente a la unión simbiótica de organismos de linajes distintos”.

Estas uniones no solo se observan a nivel micro y macros-cópico, sino también, como veremos más adelante, en una forma de simbiosis a una escala molecular. El mismo ADN que nos identifica como especie también se ha construido por piezas que se han integrado. Muchas secuencias génicas repetidas son en-contradas en todos los tipos celulares y organismos con notables aspectos funcionales que se obtienen mediante cambios de loca-lización y duplicaciones. Esto produce cambios en la expresión y regulación génica. Y a esto se suman otras observaciones como la transferencia de secuencias de ADN entre bacterias y entre es-pecies distantes evolutivamente, mecanismos que toman mayor relevancia para entender la vida y su evolución.

90

Emiliano Salvucci

Finalmente, es importante destacar que esta teoría, la de la endosimbiosis seriada, saca del centro de la escena a la lucha y la competencia, reconociendo su existencia, pero no sobreva-lorándola como motor evolutivo. Ya en el año 1902, Krokoptin escribió el libro titulado El apoyo mutuo. Un factor de la evolu-ción; allí expresa en relación a considerar a la lucha como lo más importante:

“Reconocer la despiadada lucha interior por la exis-tencia en los límites de cada especie, y considerar tal guerra como una condición de progreso, significaría aceptar algo que no sólo no ha sido demostrado aún, sino que de ningún modo es confirmado por la obser-vación directa”.

La observación directa muestra mucha interacción, sim-biosis y fusiones que generan novedades. Los microorganismos muestran numerosos mecanismos de traspaso de ADN en for-ma de genes enteramente funcionales. Los cambios en las con-diciones, resultan en cambios en el comportamiento y, entre esos comportamientos, el intercambio de señales, moléculas, ADN y la unión a otras formas de vida son observaciones muy comunes, mucho más de lo que hasta hace poco los biólogos creían.

Entonces, ¿estamos hechos de bacterias?

Cuanto más estrecha es la asociación simbiótica, más desdibujados aparecen los simbiontes implicados. A partir de fusiones entre organismos distintos surge la complejidad como

91


capacidad de respuesta de la vida ante los cambios. En algunos casos, esto implica la aparición de nuevas especies. Recordemos nuevamente a los líquenes:

“El individuo líquen es algo diferente de sus dos com-ponentes. No es ni un alga verde o una cianobacteria, ni un hongo. Es un líquen. Los líquenes, novedades evolutivas surgidas por medio de la adquisición de ge-nomas de alga o de cianobacteria, tomaron su propio camino y exhiben características distintas a las de sus antepasados”.

Ya hemos visto como hongos, bacterias y plantas se inte-gran en un superorganismo. La planta que vemos es resultado no solo de las directivas de sus genes, sino de las dictadas por la asociación con hongos constituyendo micorrizas y con bacte-rias formando nódulos. Al mismo tiempo, se asocia con bacte-rias, nemátodos, áfidos, insectos y hongos, tanto en el ámbito de la rizósfera a nivel del suelo como en las hojas y ramas. Y ello ha sido así por millones de años, cuando los metabolismos de toda la comunidad se articularon y modificaron continuamen-te, ‹‹construyéndose›› el uno al otro. Es decir, evolucionaron.

Margulis propone una visión integradora, holística, del estudio de la naturaleza y bajo este enfoque, dice:

“Al igual que el disco duro del ordenador, la molécula de ADN almacena información evolutiva pero no la crea. Puesto que no son entidades en un sentido cohe-rente, los genes egoístas pueden ser comparados a in-venciones de una imaginación hiperactiva, inicialmen-te anglófona. El verdadero ser es la célula viva, entidad

92

Emiliano Salvucci

que no puede evitar crear copias de sí misma. Ella es el personaje central. El motor de la evolución se mueve gracias a seres diminutos de cuya existencia apenas so-mos conscientes. Les tememos y los maldecimos, pero las bacterias, estos seres vivos y diminutos, escapan a nuestra atención salvo en esas ocasiones temibles en que nos alarman o nos amenazan. Ignoramos o des-deñamos el hecho de que tienen vida propia. Pero la tienen. Las acciones de las bacterias y de otros seres in-visibles perpetúan y generan especies viejas y nuevas”.

Debemos entender una diferencia entre la evolución como proceso y la generación de nuevas especies. A partir de la comprobada teoría endosimbiótica se entiende que procesos de simbiosis pueden emerger nuevas propiedades, estructuras y también nuevas especies (origen de la célula eucariota, origen de líquenes, etc.). Lo que la simbiogénesis deja claro es que los saltos fundamentales que se observan en la evolución son gene-rados por este tipo de integraciones, en tanto que las diferencias ‹‹más sutiles›› como las distintas especies de un determinado género de organismo, participan otros procesos. Estos proce-sos, sin embargo (sorprendentemente), no están muy alejados de mecanismos que involucran integraciones. Aunque a una escala de tamaño menor, no menor en escala de importancia o frecuencia.

El organismo humano también fue construido por la aso-ciación con virus y bacterias que lo precedieron, integrando funciones, secuencias génicas, moldeando el sistema inmuno-lógico al interactuar desde su origen con bacterias, nemátodos,

93


virus y los diferentes organismos del ambiente en interacciones diversas. Esto tiene adquiere una importancia fundamental, para comprender las razones del aumento de alergias y enfer-medades inflamatorias y autoinmunes que son cada vez más comunes hoy en día.

Y aquí entran en escena otros seres olvidados hasta aquí pero no menos importantes.

95

5 Los virus en mis genes

“¿Son los virus un “caso especial” entre las distintas posibles manifestaciones de la vida, o son un elemento fundamen-tal de ella?” Máximo Sandín

Los virus suelen ser conocidos por representar, en general, una amenaza para nuestra salud, al igual que bacterias y parási-tos. Algunos de ellos pueden provocarnos enfermedades. Esto puede resultar bastante obvio si comprendemos que los virus solamente pueden replicarse (reproducirse) dentro de la célula y muchos de ellos lo hacen en células humanas. Una partícula viral está formada por un ácido nucleico10, proteínas asociadas y una cubierta proteica. En algunos casos más complejos, tam-bién poseen una membrana parecida a las de las células.

Los virus que infectan bacterias son conocidos como bac-10 Existen dos tipos de ácidos nucleicos, el ADN y el ARN (ácido ribonucleico)

96

Emiliano Salvucci

teriófagos o simplemente, fagos. Ellos ingresan a la célula e in-yectan el ácido nucleico que se integra al ADN de la célula y se transcribe como cualquier ADN. A partir de estas secuencias se producen las partes del virus. Los componentes se ensamblan dentro de la célula y dan origen a múltiples partículas virales. Luego los virus dejan la célula, la cual muere en ese proceso.

Cabeza

Cola

Espícula

Fibras de la cola

Placa basal

Vaina

Figura 16. a: Estructura de un bacteriófago. b: ciclo de infección de un virus,

en este caso un fago infectando una bacteria.

b

97


Los virus tienen allí la clave de lo que somos como seres humanos, ya que desde hace millones de años con su capacidad de insertarse e integrarse al ADN de una célula han ido tejien-do la red de la vida desde los genes. Nuestra relación con los virus va más allá de los resfríos. Estamos constituidos por un tipo celular originado cuando hace millones de años una bac-teria se ‹‹comió›› a otra y no la digirió, como explicamos en el capítulo anterior. Pero además los virus han estado participan-do en la formación de ese tipo celular e integrando también al entramado génico que es cada especie sobre el planeta, incluida la nuestra.

Una buena parte de nosotros, nuestros genes, está hecha de virus.

Pero antes… ¿qué es un gen?

1909: es la unidad de la herencia

1950: un gen es una secuencia de ADN que codifica una proteína

1970: un gen es una secuencia de ADN que codifica para una proteína o una parte de ella

1985: un gen es una secuencia de ADN que codifica una o más proteínas o partes de ellas.

2007: un gen es una secuencia de ADN que codifica un ARN que puede traducirse o no a una o más proteínas, que pueden o no editarse, que pueden o no transcribirse de diferente manera o sentido, que pueden poseer o no

98

Emiliano Salvucci

intrones (secuencias internas que no son transcriptas) que pueden o no… etc.

Hasta hace no mucho tiempo las secuencias de ADN que no tenían un “significado”, es decir que no eran trascriptas a proteínas, eran conocidas como ADN basura. Pero esto no era más que una expresión de la ignorancia sobre la complejidad del genoma y de las propiedades del mismo en la vida de un or-ganismo. Se le llamaba basura por no entender qué hacían allí secuencias que no producían nada, es decir que no trabajaban como los demás genes que codificaban proteínas. Esto no era más que una muestra del carácter economicista en la interpre-tación de la naturaleza; era la biología utilizando parámetros de la sociedad moderna de los hombres. Proyectado a la naturale-za, esperando muchas veces se espera que ella siga las reglas del mercado.

Resultaba por lo menos curioso, a medida que se podían secuenciar genomas completos, que el llamado ADN basura era la mayoría del genoma. Así, por ejemplo, en la planta Ara-bidopsis thaliana un número de genes próximo a los 25000 se reparte en 5 cromosomas, mientras que los seres humanos te-nemos también 25000 ‹‹genes›› pero en 46 cromosomas. En Arabidopsis casi el 80% de ellos están duplicados y en el arroz hay 37000 secuencias codificadoras de proteínas. Es decir, que el tamaño del genoma no tiene una linealidad, como se espera-ba, con el número de genes y con la complejidad de las especies (entendidos como regiones de ADN con ‹‹significado›› de una proteína). Se comprendió que no es suficiente recurrir al azar, a los cambios aleatorios en el ADN, para explicar el aumento

99


de complejidad evolutiva de las especies a partir del genoma. Y se puso mejor cuando se realizaron estudios comparando los genomas o regiones del mismo con bases de datos de secuen-cias ya conocidas y se encontraron secuencias muy parecidas o idénticas en organismos diferentes, distantes evolutivamente. Por ejemplo, ¿qué hacía en la planta Arabidopsis thaliana, el gen BCRA2, presente en humanos y relacionado al cáncer de mama?

El concepto de gen hoy tiene varios problemas. Al reco-nocer la complejidad de los genomas se complica mantener ter-minologías que se asocian a conocimientos estructurados que son desafiados por la realidad. Hace muchos años, un monje austríaco hacia experimentos cruzando plantas de guisantes, se llamaba Gregor Mendel. A partir de sus experimentos se enten-dió que un gen representaba un carácter. Que una flor sea blan-ca, roja o rosa, se debía a esta transferencia vertical (de madre a hijo) de una dosis discreta de un carácter (gen) que, según el caso, se mezclaba o permanecía inmiscible y dominante sobre el otro. Esa entidad era responsable de una carácterística, ya sea el color de la flor en las plantas, el color de ojos en el ser humano, etc.

Posteriormente, el gen pasó a entenderse como una se-cuencia de ADN con el que se hacía una proteína, como vimos en el capítulo 2. Pero hoy sabemos que una secuencia génica no significa nada sin un contexto. Aquellos genes son en realidad una compleja resultante de la acción e interacción de proteí-nas, reguladores, ácidos ribonucleicos, moléculas que regulan enzimas, moléculas que regulan a los reguladores, potenciado-res (secuencias de ADN que potencian la trascripción de un determinado gen), que determinarán de acuerdo al ambiente

100

Emiliano Salvucci

la respuesta a nivel genómico. Hay genes que tienen unos po-cos miles de pares de bases y hay otros de millones de pares de bases, hay otros con secuencias internas que no son utilizadas para hacer proteínas y éstas son editadas según las circunstan-cias. Hay genes con genes dentro, otros que codifican para una proteína, y otros que están repartidos en trozos dispersos por el genoma. Una secuencia de ADN, en definitiva, puede tener diversos ‹‹significados›› de acuerdo a la resultante regulatoria, es decir, de acuerdo a las circunstancias.

Hay genes en nuestro genoma capaces de producir pro-teínas diversas de acuerdo al estímulo. Esto se logra porque la secuencia de ADN es editada de acuerdo a diferentes circuns-tancias regulatorias generando una gran diversidad de proteínas a partir de la misma secuencia génica. Este proceso, lejos de ser excepcional, es ubicuo en animales y plantas. El ejemplo más conocido es la producción de anticuerpos de nuestro sistema in-mune. Cada anticuerpo es una proteína específica que se unirá únicamente a una determinada partícula agresora o extraña (el antígeno). Para su síntesis, diferentes secuencias de ADN que codifica para los anticuerpos, se barajan, se editan, y se com-binan para generar una secuencia única y específica para cada molécula extraña a nuestro cuerpo. Entonces, una secuencia se puede ‹‹leer›› de diferentes formas y sentidos, y en ello no solo participa la secuencia de ADN que está siendo utilizada sino también un enorme conjunto de moléculas y reacciones com-plementarias y esenciales.

Estas y otras igualmente importantes razones han llevado a postular que el viejo concepto de gen de genética clásica ha pasado a ser obsoleto. Con todo ello, hoy se puede decir que un gen es una secuencia de ADN que tiene información heredita-

101


ria y está asociada a una función determinada como producir una proteína, un ARN o participar en la regulación.

Los virus en las células

En los tiempos en que se construyó la teoría evolutiva por selección natural que luego fue complementada por apor-tes de la genética, se desconocían muchos procesos genéticos, la flexibilidad de los genomas y la importancia de los virus en la evolución. Cuando se atribuyó a Gregor Mendel la descripción de las leyes de la herencia, se lo hizo observando rasgos que se comportan de una manera diferente a la mayoría de los carac-teres. Se asumió que este tipo de herencia era la responsable, con acción del tiempo, de la variabilidad observada en la natu-raleza. Pero la transmisión de características de acuerdo con el tipo de herencia mendeliana era una simplificación de algunos procesos que en realidad son mucho más complejos. La heren-cia no es solo de tipo mendeliana y, además, hay otros procesos que generan variabilidad. Entre ellos, se destaca la capacidad de los virus de integrarse a los cromosomas, ya sea individualmen-te o a través de su combinación, e introducir nuevas secuencias en las células. Estas secuencias de ADN viral son capaces de integrarse en los genomas de una forma ‹‹infecciosa›› y se con-vierten en una parte esencial de los organismos multicelulares. Es por ello que existen genes de origen viral involucrados en controlar el desarrollo embrionario de los nuevos tejidos y ór-ganos, así como la regulación de su funcionamiento, en anima-les superiores, como el ser humano.

102

Emiliano Salvucci

De acuerdo con su número extraordinario los virus pue-den entenderse como un macroorganismo (> 1030 contando sólo los fagos, virus que infectan bacterias, en toda la biósfera) que forma parte de ciclos biológicos esenciales como la regula-ción de la proliferación de algas al mantenerse en un delicado equilibrio en las aguas de los océanos. Constituyen una enorme colección de genes del planeta y continuamente se están identi-ficando más virus y conociendo su secuencia genética. La iden-tificación del ADN de virus de diferentes ambientes demuestra el carácter único y novedoso de la mayoría de las secuencias al no estar presentes en los genomas conocidos. Es decir, que constituyen piezas genéticas que en sus ciclos de infección pue-den agregar secuencias nuevas o modificar las existentes en las células a las que ingresan.

Los virus tienen una etapa viva, propiamente dicha, cuan-do están asociados a las células. En esta etapa, tradicionalmente conocida como ‹‹infección viral››, las partículas ingresan a las células y utilizan la maquinaria celular, proteínas, aminoácidos, azúcares, lípidos, para fusionar su genoma al de la célula o para producir más partículas virales. Pero el evento más importante evolutivamente es que pueden reordenar secuencias génicas y transportar genes incluso a través de las partículas virales, pro-duciendo cambios en el lugar o región del cromosoma donde se insertan. El reordenamiento genético en el que participan activamente los virus ha formado un mosaico de genes en prác-ticamente todas las especies conocidas desde las bacterias hasta el ser humano, que subyace en el origen de nuevas estructuras y nuevas especies. Hay evidencia de que las secuencias virales en el genoma de los organismos tienen un contenido con ‹‹sentido biológico››, es decir, aparecen como parte de los procesos nor-

103


males de la vida y tienen un papel definido como portadores de información genética.

El rompecabezas en el genoma ¿De qué está hecho?

El genoma humano es la totalidad de los genes o, más concretamente, la secuencia de ADN de las células humanas distribuido en fragmentos conocidos como cromosomas. El ser humano posee 23 pares de cromosomas11. El secuenciamiento de nuestro genoma se presentó a los medios como un hito en la historia de la humanidad. Las especulaciones sobre la utili-zación de los datos obtenidos llegaban a límites increíbles. Se buscaba el gen de la obesidad, el gen de la demencia o de cuan-ta enfermedad se ocurra, asumiendo una simplicidad que está lejos de la realidad. La corporación privada estadounidense que secuenciaba el genoma (CELERA genomics) se lanzó a la carre-ra y las empresas farmacéuticas se frotaban las manos pensando en los millones que iban a hacer al patentar los genes de cuanta enfermedad se hallase. Como ejemplo de los pronósticos que se barajaban, releo una nota periodística del año 2000 y me encuentro con que para el 2010 los médicos le dirán a cada paciente que enfermedad padecerá y que los test de ADN serán masivos.

11 22 de los cuales son llamados autosomas y el par de cromosomas restante son los cromosomas sexuales. Éstos son un par XX en la mujer, y XY en el varón.

104

Emiliano Salvucci

Pero el marco teórico de la biología, el que propone que los genes determinan linealmente los caracteres y, también, las enfermedades, era totalmente equivocado. No se encontraron tantos genes que ‹‹signifiquen›› una proteína como se espera-ba. Y completado el secuenciamiento, mucho menos se pudo entender en el gigantesco rompecabezas de secuencias que una simple secuencia definiese una enfermedad. Se tiene el libro, pero el idioma es incomprensible.

El conocimiento del genoma trajo consigo más preguntas que respuestas. 45 % de nuestro genoma consiste en secuencias repetidas, y el 8% lo constituyen regiones de origen viral, más precisamente retroviral. Las secuencias repetidas consisten en ADN que, de manera dispersa en todo el genoma, está repetido miles o cientos de miles de veces. Hay dos tipos principales, los LINEs y los SINEs (siglas en inglés para Elementos Nucleares Dispersos Largos y Cortos, respectivamente), elementos que se diferencian, como indica su nombre, en su longitud. Los SINES tienen pocos cientos de bases mientras que los LINES alcanzan miles de bases de longitud.

Entre el material genético, se puede identificar a lo retro-virus. No se llaman así porque tengan un estilo ochentoso. En realidad, son virus cuyo material genético no está constituido de ADN sino de ARN y son capaces de copiar su ARN a ADN e integrarlo al genoma de la célula (al revés de lo que ocurre ‹‹normalmente››, en que el ADN se copia a ARN y luego se éste se traduce a proteína). La variedad de secuencias virales es enor-me en el genoma humano y están involucradas en la regulación de la expresión de otros genes o la codificación de proteínas muy similares en diferentes grupos de animales.

105


La presencia del genoma viral en nuestras células pone de relieve la gran importancia evolutiva. Por ejemplo, la acción y la expresión de un gen derivado de un retrovirus permiten la formación de la placenta en el ser humano. El proceso de formación de esta estructura, fundamental en la reproducción, está controlado o dirigido por genes o secuencias de origen vi-ral. Son regiones implicadas en procesos adaptativos y su origen o inserción dentro del genoma se remonta a los últimos 500 millones de años.

Figura 17. Esquema del genoma humano. Se observan los porcentajes de cada tipo de secuencia de ADN. Nótese el escaso porcentaje (1,5%) que codifi-ca para una proteína conocida. La mayoría del genoma consiste en secuencias repetidas, entre las que se encuentran las secuencias de origen viral. Somos el resultado de procesos de integración y en el genoma se pueden leer las huellas del mismo.

106

Emiliano Salvucci

El secuenciamiento del genoma humano permitió cono-cer que lo que diferencia a las personas y, aún más, a la especie humana de otras especies más cercanas evolutivamente es la repetición. Se trata de geometría. Somos formas que depen-demos del número de repeticiones de ciertas secuencias. Una persona se diferencia genéticamente de otra según el número de copias de determinadas secuencias de ADN. Un promedio de 70 copias de número variable, ya sea que se hayan duplicado o perdido, es lo que diferencia al escritor de estas líneas con su lector.

Otros elementos genéticos móviles muy importantes, presentes en los genomas eucariotas son los retrotransposones. A diferencia de los transposones (genes saltarines), estos están constituidos por ARN, se copian a ADN y se insertan en la cé-lula. Estos han sido identificados y participan en la regulación de los genes relacionados con la histocompatibilidad, es decir en el mecanismo de reconocimiento de las células y tejidos del propio cuerpo, diferenciando los extraños, como puede ser una bacteria que ingresa al organismo.

Los genes necesarios para la vida, que están en las bacte-rias más primitivas, por procesos de integración y endosimbio-sis, han sido conservados a lo largo de la evolución. Nosotros también estamos hechos con los genes bacterianos y virales que provienen de aquellos microorganismos ancestrales.

Mencioné varias páginas atrás que el paradigma proca-riota/eucariota tuvo que ser sustituido a partir de la obra del microbiólogo Carl Woese, quien demostró la existencia de tres linajes evolutivos independientes: Archaea, Bacteria (antes Eu-bacterias) y Eukarya (los eucariotas, cuyas células tienen nú-

107


cleo). Pero algo faltaba. William Ford Doolitle, en el año 2000, escribió en un artículo titulado Nuevo árbol de la Vida, que los genes celulares básicos implicados en la respiración, pro-ducción de energía, metabolismo en general, provienen de los dominios Archaea y Bacteria, y esto demostraba la necesidad de otro Dominio que aporte los genes nuevos o únicos de Eu-karya. Se agregó entonces, dado que gran parte del genoma proviene de ellos, un cuarto Dominio: los Virus.

La red de la Vida. Una red de sistemas complejos

Cuando se extinguieron los dinosaurios hace 65 millones de años, no fueron los únicos que abandonaron la faz de la tierra. También desaparecieron muchas otras especies y grupos de organismos. Los seres vivos no evolucionan solos ni se ex-tinguen solos. Todos trabajamos en conjunto gracias a todas las conexiones que enlazan la vida y que dan forma al planeta tal cual lo conocemos, resultando como ya hemos visto en siste-mas novedosos que van más allá de las propiedades de partes que lo componen. Esto explica, en parte, que se hayan dado a lo largo de la historia de la Tierra grandes extinciones en masa y subsiguientes avalanchas de aparición de nuevas y numerosas especies.

El genoma de cada organismo, incluido el nuestro, tam-bién se ha formado por integración de sistemas preexistente. Nuestro genoma es un mosaico de genes. Tenemos genes de origen bacteriano, viral y de arqueas. Del mismo modo, los

108

Emiliano Salvucci

orgánulos como las mitocondrias que se originaron a partir de una bacteria, no tienen un único ancestro común, proba-blemente tienen antepasados numerosos. Los virus aportaron nuevas secuencias de ADN, reordenamientos de secuencias ya existentes y en ese barajamiento de genes, participaron y parti-cipan activamente en la evolución.

A su vez, los organismos que cubren el planeta, desde las bacterias que habitan los lugares más inhóspitos e impensados, hasta los seres humanos, estamos todos conectados sea a través de los grandes ciclos de los elementos que mantienen vivo al Planeta (como un gran superorganismo) y formando estrechas asociaciones, simbiosis, que aportan variación, nuevas especies y estructuras. A todo ello debemos sumar lo que se conoce como la transferencia lateral de genes, es decir, genes o secuen-cias de ADN que se intercambian entre bacterias, y también entre especies diferentes.

Todo esto ha llevado a que la representación de la evolu-ción y esta complejidad en forma de redes para entender las in-terconexiones evolutivas. La evolución de la vida es un proceso de integración que lleva a la construcción de nuevos niveles de organización. Los componentes básicos son las bacterias, que tienen todos los procesos y mecanismos de la vida celular que se han conservado con muy pocos cambios a lo largo del proceso evolutivo.

La vida en la Tierra presenta estas estructuras de red y para estudiarlas se realizan modelos en red en áreas como la cibernética, para comprender las relaciones entre los organis-mos. Esto se contrapone a las modelizaciones lineales clásicas de carácter cartesiano. Así, los modelos en red son extremada-

109


mente interesantes porque, primero, asumen la existencia de múltiples nodos y, segundo, las cuerdas que unen estos nodos pueden aumentar la complejidad del sistema de forma expo-nencial. Esto supone un ejercicio analítico complicado, pero mucho más potente y cercano a la realidad que los modelos en cadena propios de la biología del siglo pasado (depredador-presa o gen-proteína), y que parece intentar comprender más correctamente las relaciones que se dan en los distintos niveles de la vida (ecosistema, organismo, fisiología, desarrollo, geno-ma, propiedades emergentes, etc.).

Así como hemos visto, todo el entramado metabólico que constituyen los organismos, los relaciona con una historia evolutiva que los enlaza. Todo organismo vive porque está rela-cionado metabólica y genéticamente a través de integraciones continuas a diferentes niveles que otorgan variaciones, nuevas regulaciones genéticas, nuevas estructuras que responden a los organismos y al ambiente que coexiste con él. La ciencia está en la búsqueda de herramientas para interpretar esa complejidad.

La simbiosis es un proceso que juega un rol fundamental. Y la teoría de la endosimbiosis de Merezchovsky y Margulis nacieron de observar los procesos integrativos fundamentales en la evolución.

Con estas visiones holísticas, nos encontramos con el ser humano de una manera diferente. Nos ubicamos en la historia evolutiva como resultado un intrincado proceso que involu-cró fusiones, uniones, asociaciones, simbiosis, que generaron nuevos tipos de células, como las del tipo que estamos hechos. Además, nuestro genoma retrata las huellas de las integraciones, como una especie de registro fósil genómico, donde aparecen

110

Emiliano Salvucci

regiones procedentes de virus, retrovirus y genes bacterianos.

Pero una vez la especie apareció en el planeta, desde hace 300.000 años, la evolución fue transformándola. Los primates que nos precedieron, aquellos primeros seres humanos, eran di-ferentes a nosotros en cuanto que fueron modificando el medio ambiente y el medio ambiente los fue modificando. El hombre actual ha convido desde sus inicios con los microorganismos que lo precedieron y la ciencia actual se está reencontrando con esta realidad prestando mucha atención a la importancia que tienen los microorganismos en nuestra vida diaria. Sobre todo, porque estamos construidos a partir de ellos. Conocemos nues-tro genoma, que nos ha dejado más dudas que certezas, pero para entender qué somos, no basta. Necesitamos conocer a los microorganismos con quienes vivimos en simbiosis, es decir, los microorganismos que constituyen el microbioma humano.

111

6 De bacterias somos

“Somos comunidades andantes de bacterias en el mismo sentido en el que los pájaros son una comunidad de bacterias voladoras, ya que nosotros mismos estamos hechos de esas bacterias simbióticas originales que se unieron” Betsy Dyer

En términos de tiempos geológicos, la aparición del hom-bre es muy reciente, y más reciente aun es su establecimiento en ciudades, cada vez más pobladas. Al mismo tiempo, ocurrió un continuo proceso de industrialización que conlleva a cambios en el comportamiento y en los hábitos alimentarios a lo largo de la evolución social del hombre.

Podemos reconocer que los conceptos de sano y normal serían muy diferente para un ser humano de hace 100000 años respecto a los parámetros actuales. Nuestro cuerpo opera fuera de los indicadores fisiológicos que lo constituyeron y estructu-

112

Emiliano Salvucci

raron a lo largo de miles de años. Por ejemplo, nuestro valor normal promedio de 90 mg/dl de glucosa en sangre es diferente al 50 mg/dl de nuestros parientes más cercanos. Además de los cambios en la dieta a lo largo del tiempo, debemos agregar que la industrialización trajo consigo la proliferación de numero-sos alimentos bastante diferentes a nuestra dieta primitiva. La dieta principal de un primate silvestre, por ejemplo, es de bajas calorías, pero de óptima nutrición (frutas y verduras, principal-mente) y en el caso del ser humano esta dieta se fue modifican-do sustancialmente.

Nuestro lugar en la naturaleza como primate ‹‹superior›› nos fue alejando de nuestra condición natural, para dar lugar a cambios en comportamiento y dieta a lo largo de la evolución social del hombre y la industrialización de la sociedad en que está inmerso. Por ejemplo, el primate que quedo allá lejos en el tiempo producía mayor cantidad de la hormona somatotro-pina al ‹‹trabajar›› en la búsqueda de alimento, hecho que le demandaba una actividad física constante, mientras que hoy apenas caminamos hasta la heladera, los alimentos vienen listos para preparar y en la puerta de la misma heladera tenemos los teléfonos de varios delivery para pedir nuestra comida los fines de semana.

Si reconocemos nuestro lugar en la biosfera, en la natura-leza, en ese gran planeta vivo construido desde los organismos más antiguos a los más modernos, y que conviven en una red integrada en sistemas dentro de sistemas, comprendemos que, en esa red de la vida, nuestro lugar como primate comenzó a salirse de aquel equilibrio inicial del ser humano.

113


Al igual que ciertos parámetros fisiológicos, otras cosas se fueron afectando y saliendo que aquel equilibrio inicial. El cuerpo humano es el resultado de la integración de su estructu-ra definida en su genoma y de la convivencia con millones de microorganismos a lo largo de miles de años. Estos microorga-nismos asociados, constituyen el microbioma humano. Duran-te la evolución humana, este microbioma que convive con el ser humano, fue gradualmente ‹‹atacado››. Los cambios sociales a lo largo de la historia de la humanidad como la conformación de sociedades, la transición de la vida nómade al sedentarismo, el establecimiento en ciudades cada vez más pobladas, la cre-ciente desinfección, el uso y abuso de antibióticos, cambios en la dieta y el continuo avance tecnológico, que son parte funda-mental de la vida humana significaron un cambio en el micro-bioma que ha dejado sus consecuencias.

Los humanos no evolucionaron como una sola espe-cie, sino que junto al microbioma asociado, han evoluciona-do como un superorganismo, en simbiosis. Nuestra evolución como especie y la evolución de nuestro microbioma siempre han estado entrelazadas.

Soy mis bacterias

Creemos que somos un ser humano constituido por cé-lulas humanas, pero en realidad somos también nuestras bacte-rias. La mayoría de las superficies de nuestro cuerpo, tales como la piel y las mucosas están habitadas por un gran número de microorganismos. Estos constituyen un gigantesco grupo hete-

114

Emiliano Salvucci

rogéneo de bacterias, virus, hongos y protozoos. Se encuentran en los pliegues de la piel, en las vías respiratorias superiores, en las superficies del tracto genital, aunque el mayor número de bacterias se encuentra en el tracto digestivo.

Ya sea por el número de células o por el tamaño del ge-noma, el microbioma supera ampliamente a nuestro cuerpo. Se estima que el organismo humano alberga unos 100 billones (millones de millones) de microorganismos. Hasta hace poco había consenso en que hay 10 células microbianas por cada cé-lula humana, aunque recientemente esto se puso en duda y se asegura que la proporción sería 3:1. En la cavidad oral (lengua, los dientes y los tejidos periodontales) se encuentran cerca de 100 millones de bacterias por mililitro de saliva de 600 especies diferentes, mientras que el estómago tiene entre 1000-10000 bacterias y el mayor número de células bacterianas se encuentra en el intestino grueso donde alcanzan a ser 1011 (cien mil millo-nes) por gramo de intestino (Tabla 1).

Semejante número de microorganismos sobre nuestro cuerpo (que puede representar entre 700 gramos a 2 kilos de nuestro peso corporal, según la persona) significa también que somos el resultado del trabajo conjunto de dos genomas. El genoma humano (que como vimos está formado también con bacterias y virus) y el genoma del microbioma. Este último con más de 1 millón de genes, un número cien veces mayor al de todas las células del cuerpo humano.

Las funciones del microbioma son esenciales, ya que nos hemos constituido como especie junto a él y muchos científicos comenzaron a interpretarlo como un órgano más del cuerpo humano. Una de las funciones más conocidas es la producción

115


de vitaminas. Las bacterias del intestino son una fuente impor-tante de vitamina K, esencial para el proceso de cicatrización y también de vitaminas del complejo B que influyen en la pro-ducción y absorción. También, al igual que las bacterias asocia-das a las termitas, nos proveen de nutrientes ya que fermentan carbohidratos no digeribles como algunos monosacáridos y po-lisacáridos largos (celulosa, xilanos, almidón resistente).

En el colon la asociación estrecha de las células epiteliales de nuestro cuerpo con las bacterias define una correcta estruc-tura y funcionamiento del mismo. Las bacterias producen un tipo de nutrientes, los llamados ácidos grasos de cadena corta: acetato, propionato, y butirato, que permiten la maduración de las células del colon. Además de fuente de energía, actúan como modulador de inflamación, vasodilatador y participan en la motilidad intestinal.

Humano Microbioma

Células 1012 1013 -1014

Genes 30.000 3.000.000

Especies 1 1.000-100.000

Tabla 1. Comparación del tamaño del genoma y número de células entre los simbiontes humano y microbioma.

El microbioma comienza a formarse desde el momento del nacimiento. El pasaje del recién nacido a través del canal de parto es su primer contacto con los microorganismos. Los bebés que nacen por parto normal, adquieren los microorga-

116

Emiliano Salvucci

nismos (microbioma) del canal vaginal de la madre y constitu-yen el primer sistema de defensa para el bebé. La alimentación del recién nacido con leche materna, además de proveerle di-rectamente vitaminas, anticuerpos y nutrientes fundamentales, permitirá el desarrollo del microbioma adecuado. Los microor-ganismos cumplen, también, una función protectora ya que producen un denominado efecto de barrera que se produce al establecerse un ecosistema equilibrado que impide la irrupción de algún microorganismo ajeno y eventualmente patógeno. El microbioma varia en cuanto a su composición de microorga-nismos hasta que, a partir de los tres años, va adquiriendo ca-racterísticas estables que se mantienen en el adulto.

El microbioma, por otra parte, interviene en la madura-ción del sistema inmune. La mucosa intestinal es el lugar donde ocurre principalmente la interacción entre el sistema inmuno-lógico y el ambiente. Tengamos en cuenta que el 70% del siste-ma inmunológico está localizado en el tracto digestivo. Son las células que están en contacto con moléculas provenientes del alimento y de los microorganismos. Si mantenemos animales de laboratorio libre de microorganismos, es decir, separados de su microbioma asociado, su sistema inmunológico no termina de desarrollarse, es una mera sombra de su contraparte natu-ral. Igualmente, tampoco es posible que se alcance el desarro-llo de un intestino maduro. Asimismo, se ha demostrado que astronautas que reciben durante cierto tiempo una dieta libre de microorganismos, presentan alteraciones a nivel de los mi-croorganismos asociados y esto impacta en el funcionamiento de su sistema inmunológico. El intestino humano en su forma completa y funcional, es el resultado de la estructura humana y

117


los organismos del microbioma asociado. Al perderse o elimi-nar la contraparte microbiana, la estructura, el órgano y todo el sistema mismo, sufre una alteración con consecuencias en la salud.

Cada persona tiene su propio microbioma, n determina-do ‹‹perfil›› (la conformación según familias y especies de bac-terias) diferente del resto de seres humanos. Podríamos decir que es una especie de huella digital microbiana. Pese a ello, se investiga cuáles son las características y la composición en gene-ral de los microbiomas humanos. El conocimiento del mismo es un área de intensa investigación actual ya que se pretende establecer aquellos microbiomas asociados a la salud y también conocer su impacto en la enfermedad.

Investigando el microbioma

La relación de esta comunidad de microorganismos con nuestra salud y el peso corporal es tema de investigación de diferentes grupos alrededor del mundo. También se busca co-nocer las bacterias que lo componen y establecer su relación con diferentes enfermedades, es decir conocer y distinguir un microbioma sano de uno enfermo.

Rob Knight es un microbiólogo de la Universidad de Colorado que investiga sobre el microbioma humano. Realizó hace un tiempo un viaje a Perú y sufrió, al igual que sucede con tantas otras personas, un caso agudo de ‹‹diarrea del viajero››. Después de tomar una serie de antibióticos se recuperó.

118

Emiliano Salvucci

Luego de ello, el investigador retomó una dieta a la que se había sometido para perder peso, pero que no había tenido éxito anteriormente. Esta vez sí consiguió perder mucho peso. Entonces Knight pensó una explicación para el hecho de que posteriormente a su recuperación de la diarrea, él pudiese bajar de peso. Los antibióticos habían eliminado los microorganis-mos que ya formaban parte del metabolismo ‹‹obeso›› y ha-bía permitido que se desarrolle un nuevo microbioma, esta vez controlado por la dieta resultado en el efecto deseado.

Inmediatamente pensó en el papel del microbioma y su importancia de la composición del mismo en la ganancia de peso. La dieta regula y da forma al microbioma y dependiendo de cuán saludable sea la primera se espera lo mismo del se-gundo. Estudió el caso utilizando ratones obesos. Demostraron que el trasplante de microbioma, es decir, el trasplante de con-tenido intestinal con los microorganismos que lo componen, de ratones obesos a ratones delgados provocaba que estos últi-mos ganaran peso. También demostraron que la presencia de determinados receptores en las células del intestino favorecía el establecimiento de un conjunto particular de microorganismos y no de otro.

Con el genoma humano secuenciado casi en su totalidad, el reconocimiento de la importancia de los microorganismos asociados llevó a que un consorcio de investigadores comien-ce el secuenciamiento de los genomas del microbioma. Des-de el año 2001 este grupo de investigadores tiene por objetivo identificar y obtener las secuencias génicas de la mayoría de las bacterias que lo componen. El Proyecto Microbioma Humano (HMP, siglas en inglés), como se denomina a este ambicioso

119


trabajo, también está analizando el rol de los microorganis-mos en la salud y la enfermedad. En la actualidad hay más de 1000 genomas bacterianos en diferentes etapas de la secuencia a través de HMP y, sin embargo, todavía no se ha abarcado la amplitud de la actual diversidad microbiana en los seres hu-manos. Una de las complicaciones es que una gran parte de los microorganismos no es cultivable, es decir, no crecen en los medios de cultivo utilizados para aislar los microorganismos e identificarlos posteriormente. En estos casos se utilizan otras técnicas que identifican las secuencias de ADN directamente partir de las muestras. Se secuencia una región que es única para cada especie y se comparan las secuencias con las ya cono-cidas. La aparición de una secuencia nueva indica la presencia de un organismo no conocido.

Los estudios indican que el microbioma humano au-menta su diversidad con la edad y depende del área geográfica, de las costumbres alimentarias, y de la cultura de cada región. Además de presentar un perfil particular y único en cada perso-na, los habitantes de una región geográfica determinada tienen un microbioma similar entre sí y diferente al de personas de otras regiones. Recientemente, se descubrió que una tribu de Tanzania, los Hazda, tienen un microbioma mucho más di-verso y un estado de salud inmunológico más estable que el de las personas occidentales. Esta tribu lleva una dieta basada en semillas, animales y plantas, es decir, una dieta parecida a la que el ser humano tenía hace 40000 años.

La identificación de cuál es un microbioma sano y cómo es aquel relacionado a cada enfermedad permitirá conocer la presencia de marcadores bacterianos, esto es, que la sola identi-

120

Emiliano Salvucci

ficación de una bacteria (o grupo de bacterias), un determina-do perfil de moléculas o una disminución de alguna población microbiana se puede asociar a alguna patología particular. El caso más estudiado hasta ahora es la relación entre el microbio-ma y la obesidad, una enfermedad tan importante en nuestro tiempo.

Gracias a las nuevas tecnologías se está comprendiendo cada vez mejor las relaciones de los diferentes miembros del microbioma (este nuevo órgano del cuerpo humano) ya sea entre sí, o con las células de nuestro cuerpo, a su vez, que po-dremos entender mejor como esas comunidades responden a los medicamentos y a los factores medioambientales, que dan como resultado que todo el organismo se encuentre saludable o enfermo.

La relación de las comunidades de bacterias intestinales y la salud tienen, en realidad, una larga historia en la microbio-logía. En la región de los Cárpatos, en Europa, se conocía que desde hace milenios las personas consumían alimentos fermen-tados, es decir, metabolizados por bacterias que le otorgaban una mejor salud y longevidad. Fue entonces que se conoció el yogur y sus beneficios.

Nada como un buen yogur

Elie Metchnikoff (1845-1916), fue quizá unos de los pri-meros investigadores que comprendieron la magnitud y la im-portancia de las comunidades bacterianas iniciando un cambio de paradigma al entender que no eran sólo entidades producto-

121


ras de enfermedades. Fue director del Instituto Bacteriológico de Odesa y subdirector del Instituto Pasteur de París, investigó y propuso la idea de que algunas bacterias eran beneficiosas para los humanos y nos podían conferir una larga vida.

Metchnikoff estudió un pueblo en Bulgaria que se carac-terizaba por la inusual longevidad y buena salud en general de su población y observó que allí se consumía desde hacía mucho tiempo una leche acidificada, un yogurt, y que el cultivo (el fermento) para hacerlo se pasaba de generación a generación. Examinando el contenido del yogurt descubrió bacterias pro-ductoras de ácido láctico a las que denominó Lactobacillus bul-garicus. En sus libros Inmunidad y Enfermedades Infecciosas y La Prolongación de la Vida: estudios optimistas, el investigador re-fiere las hipótesis de que las bacterias que fermentaban la leche podían otorgar buena salud y prolongar la vida.

Se aventuró a tratar infecciones por hongos como Can-dida mediante estas bacterias y la ingesta de yogur, aunque no logró los resultados esperados. La razón de esto es que L. bul-garicus y Streptococcus thermophilus, la otra bacteria encontrada en el yogur, no se quedan en el intestino, es decir, no colonizan ni se integran al microbioma.

Aunque el trabajo de Metchnikoff sobre L. bulgaricus no tuvo tanta preponderancia en el momento, que la ciencia hoy en día esté tan abocada a la compresión el microbioma y focali-ce sus estudios en las bacterias como fundamentales integrantes del cuerpo humano y de su historia evolutiva es una continui-dad de aquellos estudios. Hoy en día, sabemos que el yogur es un alimento que provee de numerosos beneficios a la salud, a través de los microorganismos que le son incorporados y otor-

122

Emiliano Salvucci

gan beneficios a la salud, como protección intestinal evitando las diarreas y gastroenteritis.

Los efectos benéficos de los probióticos

El microbioma tiene una composición bastante estable, aunque siempre sujeta a modificaciones que pueden introdu-cirse con la dieta, la llegada de bacterias ‹‹invasoras››, el uso de antibióticos y otros factores medioambientales que harán va-riar la composición del mismo. En el caso del intestino, existen mecanismos que interactúan y definen también el estado del microbioma, como inmunoglobulina A, anticuerpos secreta-dos por las células del intestino. También las secreciones como el jugo gástrico, la bilis y la motilidad intestinal influyen en el ecosistema. En todo ello, es fundamental la influencia de los alimentos que la persona ingiere.

La historia de la humanidad está acompañada del consu-mo de alimentos y bebidas fermentadas alrededor del mundo. En 2004, un estudio confirmó que se consumen desde hace más de 9000 años. El hallazgo de materia orgánica antigua con-servada en tarros de cerámica del Neolítico en el pueblo de Jiahu, en la provincia de Henan, al norte de China, ha puesto de manifiesto que una bebida compuesta de arroz, miel y fruta estaba siendo producida al mismo tiempo que la cerveza de cebada y vino de uva en el Oriente Medio.

Hoy en día, la fermentación sigue siendo ampliamente practicada a nivel artesanal en muchos países, pero comparati-vamente muy pocas operaciones se llevan a cabo en un nivel in-

123


dustrial. Entre las bebidas y alimentos que se consumen desde hace miles de años encontramos a la cerveza, cuyo proceso de fermentación data de hace más de 5000 años en la Mesopota-mia. También el vino, yogures, quesos, el kimchi, un alimento fermentado a base de vegetales, tradicional de Korea, el Skhou (leche de yegua) a partir del Kéfir, el Sochou en el Japón (a par-tir de arroz), Sautchoo en China (arroz, mijo) y Arika por los tártaros a base de koumiss (leche de yegua).

Los alimentos fermentados son interesantes para encon-trar cepas bacterianas que constituyen ese ecosistema y partici-pan en la fermentación. Se las aísla, identifica y luego son eva-luadas en la búsqueda de diferentes propiedades que impliquen un beneficio para la salud al ser ingeridas. Los estudios desde la década del 90 hasta esta parte demostraron la acción bené-fica de las bacterias presentes en los alimentos fermentados. Los beneficios del consumo de este tipo de alimentos llevaron al descubrimiento de diferentes especies bacterianas y cepas, principalmente las llamadas bacterias lácticas o ácido lácticas que, después de comprobar en laboratorio su efectividad, son postuladas como probióticos.

Los probióticos son microorganismos vivos que, cuando se administran en cantidades adecuadas, confieren un efecto beneficioso sobre la salud del organismo tratado. Hay probióti-cos para el ser humano y para animales. Así, se han identificado y estudiado numerosas cepas bacterianas con propiedades be-néficas. Las más importantes son las pertenecientes a las bacte-rias lácticas, llamadas así por producir ácido láctico durante la fermentación. En este grupo se encuentran cepas de Lactobaci-llus, Bifidobacterium, Enterococcus, entre otras. Entre los efectos conocidos podemos mencionar la prevención de gastroenteritis

124

Emiliano Salvucci

o la reducción de su severidad o la disminución de colesterol en sangre al promover la producción de ácidos biliares a partir del colesterol sanguíneo. También aumentan la disponibilidad de vitaminas en el intestino, producen sustancias antimicrobianas y regulan la respuesta inmunológica.

El estudio de los probióticos, desde su comienzo y en la actualidad, está dirigido a encontrar diversas cepas de bacterias que curen un síntoma o enfermedad. Hoy en día, numerosas enfermedades se encuentran en aumento, y es posible com-prender el porqué de esta situación al observar la variación de la comunidad de microorganismos que ha evolucionado junto con nosotros. Esta comunidad integrada desde nuestros pri-meros días de andar sobre la tierra, es determinante en nuestra salud. La utilización de probióticos es, entonces, un mecanis-mo bastante específico de restauración o de recomposición del microbioma al buscar una bacteria con una determinada fun-ción deseada.

El sistema inmunológico, y todo el organismo en gene-ral, evolucionaron junto con estos microorganismos, incluido muchas especies que se fueron separando de nosotros pero que formaron parte del microbioma primitivo, como los parásitos, de manera que es posible reinterpretar al sistema inmunoló-gico como una interfaz de comunicación con los organismos simbióticos más que con una defensa contra invasores. Aunque esto es común a todos animales, solo el hombre fue separándo-se de su asociación con parte de su bioma.

125


Figura 18. La salud se mantiene en un equilibrio entre salud y enfermedad está determinado por el metabolismo del microbioma estrechamente asocia-do al intestino y definiendo su estructura, su madurez inmunológica, el aporte de nutrientes, etc. Toda esta biofuncionalidad está influida por la dieta.

Los viejos amigos y las alergias de los niños alemanes

La medicina de hoy se enfrenta a una serie de epidemias aparecidas en la era postindustrial, entre ellas, las alergias. La incidencia de alergias aumenta en adultos y en niños, por ejem-plo, alcanzando más del 30%. Las defensas del cuerpo se han vuelto peligrosamente hipersensibles a elementos como el pol-vo, las mascotas y la comida. Enrojecimiento e hinchazón de

126

Emiliano Salvucci

los ojos, estornudos, problemas para respirar y erupciones cu-táneas son desatados por sustancias y elementos comunes de nuestro entorno, como polvo, ácaros y el polen de las flores.

Y la clave de este aumento parece estar en la obsesión por la higiene. Desde hace unos años pareciera existir una gue-rra contra los microorganismos, siempre perjudiciales desde la óptica tradicional. En esta guerra desatada a eliminar a las bacterias y virus que, en este escenario, desarrollan continua-mente estrategias para atacarnos, parece normal la explosión de comerciales vendiéndonos todo tipo de jabones y desinfectan-tes que eliminan el 99.99% de bacterias y virus, para asegurar con ellos que los niños prácticamente estén resguardados estas amenazas. Sucede que como los microorganismos se conocen y se investigan a partir de la capacidad infecciosa o tóxica de algunos que afectan al ser humano, la inmensa mayoría de ellos ha convivido con nuestra especie desde su aparición. Podemos preguntarnos entonces, si realmente existe la batalla entre espe-cies. Ante la evidente superioridad en número (incluso dentro de nuestro propio cuerpo) y su mayor antigüedad en este pla-neta… ¿Qué posibilidades tendríamos de estar vivos si tal bata-lla realmente existiese? Por otro lado, cabe preguntarnos sobre la necesidad de eliminar las bacterias que han convivido con nosotros durante tantos miles de años, y que han contribuido esencialmente a la conformación del ser humano tal cual nos conocemos.

La Dra. Von Mutius y el Dr. Stracham se equivocaron, como vimos al principio de este libro, al hipotetizar que los niños alemanes con menor higiene, mayor exposición a vi-rus y parásitos y una vida más rural, sufrirían más alergias. La

127


cuestión resultó ser exactamente al revés. La vida de aquellos niños con mayor exposición a infecciones leves les otorgaba una protección frente a las alergias, tan expandidas en nuestro tiempo. Los estudios de estos científicos12 se continúan hasta nuestros días estableciendo lo que se ha llamado la hipótesis de la higiene, que plantea que una higiene excesiva y escasa expo-sición al ambiente derivará en una desregulación del sistema inmune causando aumento del riesgo de aparición de enferme-dades como las alergias.

Es muy interesante el hecho que parte de la predisposi-ción a enfermedades está determinada por la exposición prena-tal. Las mamás que estuvieron en contacto con animales, o que vivan en zonas rurales, tienen hijos menos propensos a desa-rrollar asma y alergias. Esto está relacionado a un mayor incre-menta en el número y la función de ciertas células del sistema inmune llamadas células T reguladoras, que baja la producción de un tipo específico de citoquinas, moléculas mensajeras o se-ñales del sistema inmunológico. Esto evita que el organismo reaccione exageradamente ante la presencia de moléculas co-munes del medio ambiente. Se trata de una forma de inmuno-terapia natural, formando el desarrollo inmunitario. Lo mismo es observado cuando los niños tienen exposición a mascotas, lo que resulta en menor producción de anticuerpos llamados IgE relacionados a las alergias.

12 La Dra. Von Mutius es profesora en el Hospital Infantil Universitario de la Universidad de Munich, Alemania; ha ganado siete premios por su trabajo en la comprensión de las causas del asma infantil y los trastornos alérgicos en Europa. Es miembro de dos juntas de asesoramiento científico y cinco importantes organizaciones relacionadas con la alergia, incluyendo el Estudio Internacional de Asma y Alergias en la Infancia.

128

Emiliano Salvucci

Como ya hemos visto, hasta los 3 años el microbioma está evolucionando hasta adquirir la conformación estable, ca-racterística de la de un adulto, y luego podrá sufrir variacio-nes de acuerdo a los diferentes factores que influyen. Durante este tiempo se desarrolla por completo el sistema inmune. Se ha observado que los niños que tienen hermanos mayores pre-sentan una menor incidencia de alergias. Esto se debe a que los juegos con los hermanos, los expone a un mayor contacto con el medio ambiente, mayor cantidad de microorganismos y hasta exposición a virus y bacterias que resultan en infecciones inaparentes, leves. Todo ello lleva a una disminución del riesgo de desarrollar enfermedades alérgicas.

¡Andá a lavarte las manos!

Es innegable que las bacterias pueden provocar infeccio-nes y éstas deben ser controladas. El desarrollo y la aplicación de antibióticos se entienden como algo necesario y fundamental ante una infección determinada en una persona determinada, para la cual existe, afortunadamente, un tratamiento determi-nado. Debemos evitar exponernos a situaciones en que es po-sible infectarse con un virus, una bacteria o un parásito porque ya sabemos que el resultado de esa interacción resulta en una enfermedad. Pero en una visión global, podemos preguntarnos qué significa evolutivamente este estado de infección teniendo en cuenta que la inmensa mayoría de nuestras bacterias de la que estamos hechos viven con nosotros y no causan un daño a la salud. Por el contrario, son esenciales. En definitiva, ma-

129


linterpretar, o desconocer la naturaleza de las relaciones nos llevará a tomar soluciones equivocadas. Una de estas puede ser, con la excusa de una batalla necesaria contra los microorganis-mos, llevar a una agresión irreversible contra nuestra propia naturaleza.

Por todo ello, son acertadas las recomendaciones de la-varse las manos antes de comer y lavar bien las verduras y los alimentos en general para evitar infecciones, pero la conducta de mantenernos asépticos, evitando el contacto natural con el medio ambiente al que estamos ligados, trae otros problemas. Así que las madres sobreprotectoras, deben saber que pueden dejar jugar a los niños con barro, al aire libre o en contacto con la naturaleza, es una actividad natural que ayuda a fortalecer su sistema inmunológico y, por otra parte, no es necesaria la compra de todo producto de limpieza mata bacterias se vende por ahí.

El metabolismo del microbioma y el huésped se entre-lazan desde hace miles de años, por ello el impacto en el mi-crobioma de las nuevas formas de vida ha sido determinante en la salud en general. De un tiempo a esta parte, el modo de vida llamado ‹‹occidental››, según el cual pasamos más tiempo quietos y sin actividad física, consumiendo alimentos artificia-les, ultraprocesados y con mayor porcentaje de grasas y carbo-hidratos traen serios problemas. El microbioma ha cambiado con nuestros cambios alimentarios y sociales y hemos perdido a socios que formaban parte del metabolismo normal. Entre ellos, el ejemplo más evidente es el de los parásitos. Actual-mente los microorganismos parásitos no forman parte de nues-tro microbioma normal y la introducción de algún parásito en

130

Emiliano Salvucci

nuestro intestino inevitablemente desencadenará un problema de salud. Sin embargo, esto no siempre fue así, e incluso no lo es actualmente en algunas poblaciones del mundo. La presen-cia de un parásito se encontraba en equilibrio con aquel ser hu-mano primitivo y contribuyó al establecimiento y regulación del sistema inmunológico.

Entre los socios microbianos también se encuentran los millones de virus y elementos genéticos móviles como plásmi-dos, transposones y bacteriófagos, lo que compone un paisa-je genético y metabólico que se asocia a funciones esenciales de nuestro organismo. Esta reserva genética y la transferencia horizontal de genes en el microbioma es un factor clave de la actividad microbioma y permite una respuesta dinámica con el medio ambiente, lo que lleva a la adaptación de todo el siste-ma. Por ejemplo, la introducción de un antibiótico que elimina alguna infección afecta al microbioma, por lo que la dieta sub-siguiente debería restablecerlo a fin de evitar cambios impor-tantes en el metabolismo.

Perdiendo a nuestros viejos amigos

Evitar el contacto con microorganismos puede resultar en algunos problemas de salud, pero esto no depende única-mente de los factores que se suceden en la vida de una persona. Nuestro microbioma ha ido cambiando a lo largo de nuestra historia en el planeta y eso ha tenido su impacto en la salud. La incorporación de la medicina moderna, el uso de agua corrien-te y el establecimiento en ambientes cada vez más asépticos son

131


relativamente recientes en la vida y el comportamiento del ser humano.

El hombre del Neolítico, por ejemplo, convivía con un microbioma diferente al nuestro, incluso muchos organismos hoy considerados parásitos eran parte de ese microbioma. Los cambios en la vida social a lo largo de miles de años también influyeron en el microbioma. A esto se lo denomina transición epidemiológica y ocurrieron dos transiciones en las que varió la exposición del hombre a los microorganismos. La más reciente y que impactó más fuertemente en el microbioma involucra al hombre a partir del siglo XIX, en que la vida en ciudades cada vez más pobladas, el advenimiento de los antibióticos y el agua potable, las tecnologías, y la desinfección cada vez más riguro-sa, llevaron a la separación de parte de nuestro microbioma.

La continua separación de nuestros organismos asociados a lo largo de los últimos miles de años tiene su impacto en la salud, y es esto sobre lo que trata la llamada Teoría del agota-miento del bioma. Una vez distanciados de aquel primate en equilibrio con su ambiente, de vida más natural, o ‹‹salvaje››, llevó al ser humano a una situación de hipersensibilidad e hipe-rreactividad del sistema inmunológico (Figura 20).

Las alergias y las enfermedades post-industriales que han ido en aumento pese a los esfuerzos que se hacen para brindar soluciones farmacológicas a las mismas, pertenecen a un am-plio rango de enfermedades autoinmunes (el sistema inmune causando daño al propio cuerpo) y asociadas al proceso de in-flamación. Se relacionan a un aumento en la reactividad in-mune contra antígenos propios y foráneos, dando lugar a un amplio rango de enfermedades no infecciosas como diabetes,

132

Emiliano Salvucci

enfermedades autoinmunes, obesidad, síndrome metabólico, asma y alergias respiratorias. Esta situación está presente en paí-ses que cuentan con desarrollo en medicina, prácticas sanitarias y tratamiento de agua.

Paleolítico Neolítico Época pre-industrial Moderna

2,5 x 106-104 años a.c. Cazadores recolectores,Grupos menore

5000-3000 ac 1500-1800 A partir del siglo XX

Microbioma intestinal: múltiples helmintos, papilomavirus, herpesvirus, enterovirus, adenovirus, Helicobacter pilori, Salmonella, Staphylococcus, Toxoplasma, Pneumocystis, Lactobacillus

Grupos sociales más grandes. Contacto prolonga-do con animales.

Rota-corona y ortomixovirus, paramixovirus, helmintos.

Influenza, plagas, pero sin cambios en el patrón de exposición a micro-organismos desde el paleolítico

Ciudades grandes, agua clorinada, comida lavada, de-tergentes, Jabones, menor contacto con animales, antibióti-cos, desparasitado, vacunas.

Figura 19. El superorganismo, el ser humano, es el resultado de la integración de los sistemas preexistentes: El metabolismo del microbioma y el huésped se entrelazan constituyendo un organismo integrado. El uso excesivo de anti-bióticos, la tecnología y el estilo de vida occidental, produjeron un cambio y la pérdida de parte de nuestro microbioma, generando una mayor incidencia de enfermedades autoinmunes y metabólicas que están relacionadas con un desequilibrio inmunológico. Esto ocurrió en dos etapas conocidas como tran-siciones epidemiológicas.

133


Muchos parasitólogos hoy advierten que teniendo en cuenta que los organismos identificados como ‹‹parásitos›› con-sisten en casi el 80% de las especies conocidas y dado que todas las explicaciones teóricas se basan en sólo una pequeña parte de los organismos totales que existen, podemos referirnos a los pa-rásitos como co-habitantes o convivientes. Teniendo en cuenta que la vida existe como una red, es posible afirmar que no hay ningún organismo estrictamente de vida libre.

Los seres humanos, particularmente, vivimos repletos de una enorme variedad de especies simbióticas entre las que se encuentran parásitos que nos han plagado desde nuestros orí-genes y a lo largo de nuestra historia evolutiva. Se ha probado que cuanto menos 179 especies eucariotas parasitan al ser hu-mano. Los microbios y helmintos que normalmente se con-sideran como parásitos han convivido con su huésped y son aún más importantes desde un punto genético o metabólico. Muchos formaron parte, alguna vez, de nuestro microbioma.

La contraparte microbiana eucariota de nuestro micro-bioma en el intestino humano (a diferencia de las bacterias) se ha estudiado principalmente desde un punto de vista para-sitológico y se considera, generalmente, solo su impacto ne-gativo en la salud humana. Sin embargo, la Teoría del Ago-tamiento del Bioma explica que estas sociedades evolutivas eran necesarias para mantener el equilibrio, la homeostasis, del superorganismo.

En ciertos grupos de personas, por ejemplo, la presencia del ‹‹parásito›› no resulta en una enfermedad o deterioro de la salud, sino que en cierta manera esa persona y ese microbio-ma que incluye al parásito están en equilibrio. Al igual que lo

134

Emiliano Salvucci

estuvo aquel primate ancestral que vivía con un porcentaje de glucosa en sangre menor y el cual, probablemente, tenía un microbioma diferente. Pero si una persona de otra región va a visitar a las primeras, deberá cuidarse de no infectarse con el parásito pues para él, este microorganismo representa una seria amenaza a su salud, y la llegada del nuevo microorganismo de-rivará en una enfermedad. Algo similar sucede con la gastritis. Asociada con esta enfermedad se encuentra la bacteria Helico-bacter pilori. Dada la alta tasa de incidencia de esta enferme-dad, la búsqueda de una solución es intensa. Para una persona occidental la solución implica eliminar a este microorganismo, sin embargo, en otras regiones las personas conviven en paz con este microorganismo.

Enfermedades como la diabetes, lupus, artritis reuma-toide y enfermedades inflamatorias como la enfermedad infla-matoria intestinal (EII) tienen alta incidencia en la población mundial. Además del trasfondo genético necesario para desa-rrollar alguna de estas enfermedades, ello depende y está influi-do por el metabolismo del microbioma. Estas enfermedades pueden ser tratadas con un proceso de restablecimiento de los microorganismos.

¿Cómo recomponemos lo perdido?

Si ya hemos perdido a nuestros viejos compañeros, ¿cómo revertir los problemas que causa su ausencia? Ante este nue-vo paradigma, la investigación científica y la medicina están abocadas a la búsqueda de nuevas terapias que traten de re-

135


vertir una situación que lleva miles de años. La utilización de drogas inmunosupresoras en el tratamiento de ciertas alergias viene a complementar la pérdida de nuestros socios helmintos que actuaban como inmunosupresores, y la utilización actual de alimentos funcionales y probióticos (microorganismos que provocan algún efecto beneficioso en la salud) permiten resta-blecer un equilibrio perdido como consecuencia de los avances tecnológicos y sanitarios que a la vez que nos proveían de pro-tección o cura frente a algunas enfermedades, nos ha dejado propensos a sufrir otras.

Una vez roto aquel equilibrio ancestral, William Parker, inmunólogo de Duke University, de Estados Unidos, aclara:

“Es difícil imaginar que vamos ser capaces de restaurar el sistema inmune a la normalidad con un fármaco que se dirige a un engranaje en el aparato inmunológico, cuando todo el aparato está fuera de sincronía con su naturaleza. Esto equivale a tratar a una viuda abatida con un ungüento que contiene el complejo de histo-compatibilidad13 del compañero ausente. Productos farmacéuticos no pueden resumir efectivamente la biología obtenida por cientos de millones de años”.

Los tratamientos posibles se centran en las terapias bioló-gicas tales como anticuerpos contra las moléculas señales (cito-quinas) que exacerban la enfermedad y en la administración de probióticos. Este último enfoque trata de ‹‹equilibrar›› al siste-13 Los genes de histocompatibilidad codifican para proteínas que se expresan en la superficie de ciertas células y en los tejidos. Permiten la identificación de las moléculas propias y de las extrañas y una respuesta inmunológica determinada de acuerdo a ello.

136

Emiliano Salvucci

ma inmunológico con microorganismos comunes y habituales mediante la introducción deliberada en el organismo. Se han utilizado cepas de Lactobacillus y Escherichia coli Nissle, pro-bióticos muy estudiados, para controlar diarreas y colitis y han demostrado actividad protectora.

Las alternativas a las soluciones farmacológicas incluyen terapias con parásitos. El agotamiento del bioma ha dejado un sistema inmune hiperreactivo y el tratamiento con helmintos (gusanos) y organismos considerados tradicionalmente como parásitos está dando resultados en enfermedades como la fiebre del heno, la enfermedad de Crohn y la esclerosis múltiple.

La asociación con nuestro bioma influyó también en el desarrollo del cerebro, el cual se entrelaza con el sistema in-munológico. El autismo se ha asociado con la inflamación y por ende a un problema autoinmune y es motivo actual de investigación. Muchos estudios de los últimos años indican la relevancia de esta conexión tan interesante y que el mi-crobioma es un actor clave en el eje intestino-cerebro. Por ejemplo, ratones normalmente tímidos y quietos se vuelven exploradores y ‹‹valientes›› al ser colonizados con bacterias de ratones con este comportamiento. Además, en humanos, se ha observado alteraciones en la composición de estas bacterias cuando el paciente padece autismo. Las investigaciones ahora tratan de elucidar qué fue primero, si el huevo o la gallina. Es decir, si el microbioma alterado predispone a la enfermedad o es la enfermedad que se manifiesta con dicha alteración como consecuencia.

137


¿Me tengo que tragar ese parásito?

Mientras los científicos confirman la acción de nuestros viejos amigos, osadas y asombrosas terapias son aplicadas para controlar las enfermedades inflamatorias. Mientras las alergias ya alcanzan el 30% de la población en los países occidentales, la incidencia sigue siendo baja e incluso se considera poco común en las zonas subdesarrolladas donde los parásitos intestinales son altamente prevalentes. En los países menos desarrollados, como ciertas regiones de África, América del Sur y partes de Asia, donde la infección con parásitos no es poco común, se presentan las menores incidencias reportadas de enfermedades inflamatorias y de alergias.

Un ejemplo de esto es lo que sucede con la enfermedad de Crohn. Esta es una condición en la que el revestimiento del tracto gastrointestinal se inflama, causando diarrea y dolor ab-dominal. La enfermedad de Crohn y la colitis ulcerosa son las dos distintas patologías que conforman la enfermedad inflama-toria intestinal. Afectan a entre 5 y 200 personas cada 100.000 habitantes y continúa en aumento en los países occidentales. Llamativamente, la incidencia varía de una región a otra, sien-do menor en los países en desarrollo y en las regiones de Asia y Europa del Este, mientras que en los países industrializados la tasa de incidencia llega a 1 de cada 1000 personas.

Por todo ello las terapias con parásitos se están convir-tiendo en una alternativa interesante para restablecer el equi-librio inmunológico. Se han realizado estudios utilizando el parásito Necator americanus, como terapia inmunosupresora,

138

Emiliano Salvucci

dando buenos resultados al revertir la inflamación. Otros in-formes mostraron que la infección con otros parásitos como Trichinella spiralis y Schistosoma mansoni protegen a los ratones de colitis, mientras que Trichuris suis que no se reproduce en el tracto intestinal humano demostró ser efectivo en el tratamien-to de la enfermedad de Crohn en humanos.

Lo interesante de este campo de investigación es que la separación de parte de nuestro microbioma ha dejado un des-equilibrio que va más allá del sistema inmune, quizá como con-secuencia de esto, por lo que los tratamientos pueden resultar efectivos en otras enfermedades que comparten un mecanismo subyacente. Hoy en día muchas personas están utilizando es-tas terapias experimentales con parásitos y hay empresas que uno puede encontrar en la web ofreciendo sus terapias que van acompañada con las publicaciones científicas que avalan sus prácticas y sus resultados. Este campo terapéutico es un área de intensa investigación y es una forma de reconstituir con mi-croorganismos, la salud del superorganismo.

El superorganismo humano en la red de la vida

Los microorganismos habitan el planeta desde hace miles de millones de años. El ser humano es un recién llegado con sus miles de años de edad. Su existencia es consecuencia de la pre-existencia de los microorganismos y las huellas de esa he-rencia las tenemos en nuestro propio genoma. Este disco rígido biológico, tiene genes ‹‹fósiles››, que son los que compartimos con microorganismos tan antiguos, tiene secuencias virales

139


que cuentan cómo se fueron insertando en algún momento de nuestra historia evolutiva y fueron modelando a nuestra es-pecie. Para ello, los antiguos ancestros fueron modificándose junto con el medio, y en ello, incluimos a los microorganismos.

Los enfoques holísticos como el concepto de autopoiesis y la teoría de la endosimbiosis se relacionan en la comprensión de la evolución de la vida como los procesos de integración. Son teorías que permiten explicar lo que somos, una quimera generada de partes preexistentes, surgiendo algo novedoso. El concepto de autopoiesis considera un sistema vivo como una entidad compuesta dinámica y entiende a la organización de los sistemas vivos como redes cerradas de producción molecu-lar. La teoría endosimbiótica explica la aparición de los orgánu-los y núcleo de células eucariotas.

Finalmente, el ser humano es el resultado de la interac-ción de su propio genoma con el genoma de los organismos que han co-evolucionado con nosotros. Nuestro organismo es el resultado de la suma de todo su microbioma, el conjunto de microorganismos con el que convivimos desde nuestro naci-miento y que moldea, madura y regula el sistema inmune y en definitiva al ser humano como un todo. La pérdida de parte de ese microbioma ha generado un aumento de casos de alergias y enfermedades inflamatorias y la respuesta de la ciencia es tratar de restablecer el microbioma y el equilibrio del superorganismo humano.

Estamos inmersos en una red de redes, en que depende-mos de lo que nos rodea. Redes que conforman el planeta vivo, aquella Gaia de que nos hablaba Lovelock. Redes que implican que las vidas y los metabolismos estuvieron y están entrelazados

140

Emiliano Salvucci

(un ‹‹superorganismo››). Entender qué somos y qué nos rodea, nos ayuda a entender qué es la vida, y quizá, a respetarla cada día un poco más.

141

7 Un necesario cambio de Paradigma

“Pero ahora admito que en ediciones anteriores de mi “Origen de las especies” probablemente atribuí demasiado a la acción de la Selección Natural o a la supervivencia de los más aptos... Antes no había considerado de manera sufi-ciente la existencia de muchas estructuras que no son ni beneficiosas ni dañinas; y creo que ésta es una de las mayores omisiones hasta ahora detectadas en mi obra”. Darwin, 1859

Los problemas del paradigma actual

El proceso evolutivo, la transformación de las especies, refiere al origen natural (a diferencia de lo sobrenatural) y la transformación de los habitantes que viven en el planeta a lo largo de la historia geológica hasta la actualidad. Este

142

Emiliano Salvucci

proceso necesita ser explicado científicamente. Una vez defini-da una especie, tarea nada fácil con los conocimientos actuales, la explicación del proceso evolutivo será dada por una teoría que explique cómo se originan las mismas. La mayoría de los científicos pueden estar de acuerdo en que el proceso evolutivo está explicado mediante la teoría darwiniana de la evolución. Esta teoría tiene como piedra angular a la selección natural que históricamente es atribuida a Charles Darwin.

Es importante destacar que es un error igualar los térmi-nos evolución y darwinismo: la evolución es un hecho com-probado, en tanto que el darwinismo es una teoría que intenta explicar la evolución basándose en la selección natural.

La evolución, el proceso observable a partir del registro fósil, era un hecho conocido mucho antes de Darwin. Entre los naturalistas que habían dedicado sus estudios a la evolu-ción se puede mencionar fundamentalmente a Jean Baptiste Pierre Antoine de Monet, Chevallier de Lamarck, reconocido naturalista francés fundador de la biología. Lamarck elaboró la teoría de la evolución más estructurada de su época, una teoría coherente sobre la transformación de las especies y sentó los fundamentos de la epigénesis, un conocido y generalizado proceso natural que implica la regulación genética en función del ambiente. Además, estableció la importancia central de la interacción organismo-ambiente derivada del mecanismo de adaptación. En su libro Filosofía Zoológica, de 1809, fue el primero en consolidar esta teoría evolutiva. Tanto él como mu-chos otros naturalistas suelen ser eliminados o minimizados en la ‹‹historia oficial›› de la biología. Mencionar los aportes de esos numerosos naturalistas, seria aquí demasiado extenso, pero

143


basta recordar a algunos para dejar en claro que los estudios sobre evolución llevaban más de cien años cuando apareció el libro de Darwin.

El libro de Darwin, fue recibido de manera muy crítica por sus contemporáneos. Adam Sedgwick, con quien Darwin tomó unas clases de geología antes de subirse al barco de su ma-jestad HMS Beagle, le escribió directamente a Darwin su opi-nión sobre el libro: ‹‹He leído tu libro con más dolor que placer. He admirado muchas partes de él, con otras partes me he reído hasta que mis costados estaban casi doloridos; otras partes las he leído con tristeza absoluta, porque creo que son comple-tamente falsas y gravemente dañosas. Has desertado -después de un comienzo en ese tranvía de la verdad física sólida- del verdadero método de la inducción- y pienso que has puesto en marcha una maquinaria tan salvaje como la locomotora del Obispo Wilkin que nos iba a llevar a la Luna. La mayoría de tus conclusiones se basan en suposiciones que no pueden ser probadas ni desmentidas. ¿Por qué expresarlas entonces en el lenguaje y las disposiciones de la inducción filosófica?››.

Entre otros críticos podemos mencionar a Karl von Baer, Agassiz, Richard Owen y Charles Lyell –quien introdujo a Darwin en el estudio de la biología-. Darwin cita en su auto-biografía una certera observación del profesor Haughton, de Dublín, que dijo de los textos de Darwin: ‹‹Todo lo que había de nuevo era falso, y todo lo que había de cierto era viejo››. Esta frase señala que las explicaciones evolutivas a las que recurre Darwin son los postulados conocidos de Lamarck (uso y desu-so de los órganos) lo que muchos naturalistas de la época ya co-nocían y aceptaban, de manera que lo aportado por Darwin no

144

Emiliano Salvucci

era nuevo en cuanto a transformación de las especies. Darwin toma de la experiencia de los criadores de animales, que se-leccionaban los caracteres deseables de sus animales haciendo cruzar a aquellos que presentaban los caracteres y proyectó que esto sucedía en la naturaleza. Esta selección natural toma los más diversos significados y matices a lo largo del libro. En ciertos pasajes se la menciona como causa de extinción: ‹‹la se-lección natural casi inevitablemente causa la extinción de los menos favorecidos para la vida››; más adelante es medio de mo-dificación: ‹‹la selección natural ha sido el más importante pero no el exclusivo medio de modificación››. También toma otras definiciones como: determinante de preservación de caracteres, proceso general, agente, poder, potencia, fuerza, preservación de caracteres y agente modificador autorizado.

Lo que aportó Darwin al estudio evolutivo, según se coincide en el ámbito científico, fue la introducción de un con-cepto bastante maleable llamado selección natural que venía a ser una versión positiva de la idea ya planteada por el reverendo William Paley. Las ideas de Paley constituyen un ejemplo cla-ro de la filosofía de la teología natural. De amplia aceptación en la época, brindaba explicaciones teológicas a los estudios y descubrimientos científicos. Para Paley la perfección en los ór-ganos especializados y en los mecanismos que involucran adap-taciones ser humano, como el oído o el ojo en mamíferos sólo podía ser explicada como el resultado de la voluntad y diseño por parte de un ser inteligente, un creador divino. La selec-ción natural era utilizada en un sentido negativo, es decir, que actuaba preservando lo existente, evitando la proliferación de variantes (y se entiende que las personas no aptas también) que amenazasen la esencia original del ser creado. Para Paley: ‹‹La

145


hipótesis enseña, que todas las variedades posibles de ser vivo, en un momento u otro, encontraron su camino a la existencia (por qué causa o de qué manera, no se dice), y que los que es-taban malformados, perecieron››.

Darwin toma lo esencial del pensamiento de Paley reem-plazando la idea de un diseñador inteligente por una selección natural gradualista, de manera que le otorga una fuerza creado-ra siendo la razón del origen y perfeccionamiento de las adapta-ciones. Según esta idea, en la competencia por la supervivencia, diferencias heredables muy ligeras, se hace valer, dejando más descendencia y trasmitiendo estas pequeñas ventajas a sus des-cendientes. Como sobreviven solo los más aptos, comienzan a acumularse las pequeñas variaciones favorables. En un proceso lentísimo (según Darwin, inobservable en la vida de un único ser humano, o incluso a través de gruesas secuencias estrati-gráficas), esta competencia y acumulación de rasgos favorables produciría una inequívoca tendencia hacia el progreso, un per-feccionamiento de la adaptación, que le permitía dar respuesta a Paley. La acumulación gradualista de pequeñas variaciones favorables podía explicar el grado de perfección hasta en los detalles más mínimos de la adaptación.

Por lo expuesto se deduce entonces que la selección na-tural no es un aporte totalmente novedoso de Darwin puesto que ya era conocida entre los naturalistas. De hecho, ya había sido planteada por el médico británico W.C. Wells entre 1813 y 1819, además de los otros médicos James Cowles Prichard y William Lawrence. También Patrick Matthew en 1831 des-cribió la idea de selección natural en su libro La ley natural de Selección. Edward Blyth, por su parte, fue quien desarrolló la

146

Emiliano Salvucci

misma teoría. Blyth era un zoólogo y químico británico que publicó algunos artículos que llegaron a Darwin. Escribió tres artículos sobre la variación animal, centrándose en los efectos de la selección artificial. Estos artículos fueron publicados entre 1835 y 1837. Hay evidencia de que mientras estaba en Perú en 1835 durante su viaje en el Beagle, Darwin leyó al menos el primer artículo de Blyth. En este, Blyth describía el fenómeno que luego (junto al concepto de Paley) tomaría la forma de selección natural. Además, Blyth entendía que en la natura-leza existía una lucha por la existencia y describió la radiación adaptativa, aspectos de la biología tradicional son atribuidos exclusivamente a Darwin.

Además, la idea de selección natural ya se había planteado también en la antigua Grecia y por el naturalista contemporá-neo a Darwin, Alfred Wallace, en un artículo presentado en la Royal Society. Por consejo de Huxley, Darwin publica su reco-nocido libro ‹‹El origen de las especies…›› a partir del cual la biología comenzó a entender la naturaleza como un escenario de continua batalla, y que a raíz de ello los ganadores y más ap-tos dejaban más descendencia. Repetido ese proceso por largos espacios de tiempo, se generarían nuevas especies.

Contemporáneo a Darwin, y férreo defensor de éste, Tomas Huxley cuestionó el mecanismo de selección natural, por su inconsistencia con el registro fósil de largos períodos de tiempo sin cambios evolutivos. Actualmente, se continúa recurriendo a ‹‹enormes periodos de tiempo›› para explicar que la selección natural es la formadora de nuevas especies. Pero la teoría del cambio gradual darwiniano no da cuenta de lo observado en el registro fósil, y la aparición explosiva o rápida

147


en ciertos períodos geológicos de numerosas especies o planes corporales mantenidos hasta hoy en el reino animal. Posterior-mente, una teoría conocida como de equilibrio puntuado, inter-pretará de manera diferente el proceso evolutivo para explicar esta inconsistencia.

George Romanes decía que Darwin no había explicado el origen de las especies, sólo el origen de la variación y Wallace negaba que la selección artificial fuera un caso especial de la selección natural. Richard Lewontin, en 1974, en su libro La base genética del cambio evolutivo indicaba que la relación entre teoría y hechos debía ser revisada, surgiendo la frase máquina incapaz de distinguir para referirse al estudio de la evolución en que no se reconoce diferencias claras, entre teorías, hechos, mecanismo, procesos, etc. y mencionó que la relación entre teoría y los hechos merecía una reconsideración, sin embargo, su razonable pedido se perdió en la nebulosa científica. Por su parte, Ronald Fisher en 1930 afirmó que ‹‹La selección natu-ral no es evolución››, frase que podemos completar con la de Huxley: ‹‹La selección natural es incapaz de extender el límite máximo de variación y, por lo tanto, incapaz por sí misma, de causar cambios evolutivos››.

Darwin estudió y describió numerosas adaptaciones tam-bién especuló con relaciones filogenéticas, pero no pudo pro-bar ni un solo caso de especiación por selección natural. Las adaptaciones no implican un cambio de especie, por lo que él intentó demostrar la aparición gradual de una especie mediante experimentos con guisantes, como había hecho Gregor Men-del. Pero los resultados, tanto de Mendel como los que obtuvo el propio Darwin refutaban la teoría gradualista.

148

Emiliano Salvucci

Robert Peters, publicó en 1976 un artículo titulado Tau-tología en evolución y Ecología. El autor expresa que la teoría de la selección natural, un concepto nunca definido claramente por Darwin, determina que sobreviven los más aptos, esto es, la única prueba de que los individuos que componen el paisaje natural son los más aptos es su existencia o, para la teoría, y lo que es lo mismo, su supervivencia. Sobreviven los que sobre-viven. Peters argumenta además que una teoría debe ser capaz de establecer predicciones acerca de los resultados o posdiccio-nes cuando se trata de inferencias en el pasado, criterio que no cumple la selección natural concluyendo que esta ‹‹teoría›› no es científica.

Para biólogos como Máximo Sandín, bioantropólogo de la Universidad Autónoma de Madrid y Emilio Cervantes, investigador del CSIC de España, el término selección natu-ral, tan escurridizo, constituye el núcleo de la teoría que al ser tan maleable en lugar de explicar el proceso (o mecanismo, o fuerza, o…) revelan que su aplicación confunde aún más el escenario de la biología actual.

El paradigma dominante, entonces, presenta numerosos problemas con distinto origen: el ‹‹mecanismo›› fundacional es una tautología (selección natural), la confianza en un modelo matemático basado en la mutación al azar nace desconociendo los hechos demostrados al día de hoy de otros procesos invo-lucrados en la estructura del genoma que tienen implicancias evolutivas. También se conoce que no es suficiente basarse en las mutaciones o cambios en secuencia aleatorios para explicar los saltos evolutivos. A eso se suma la fe en la acción del tiempo al repetirse ciclos de selección. Quizá ante un conjunto de evi-

149


dencias y conocimientos que la biología ha generado hasta hoy, ha llegado el momento de revisarlo.

Crisis y nuevo paradigma

El pensamiento evolutivo en biología ha transcurrido otros caminos además del darwinismo. El problema del ori-gen de las especies ha sido estudiado bajo distintas perspectivas, dado que hechos básicos de la evolución no ‹‹encajan›› en el marco de la teoría convencional, se torna necesario replantear el poder explicativo del dogma central. Un problema que surge es que el salto explicativo es trasladar las variaciones génicas dentro de las especies (de la genética de poblaciones) a la gene-ración de nuevas especies o nuevas estructuras o que expliquen la diversidad planetaria de la naturaleza, requiere fe.

Para avanzar en el conocimiento e interpretación de es-tos hechos fue necesario superar el carácter reduccionista de la biología. Se le llama reduccionismo al método de adquisición de conocimiento en el cual para comprender cualquier proceso debemos de llegar a las partes más pequeñas, es decir separar los componentes que articulan los fenómenos y de esta manera ad-quirir el mayor grado de información acerca de los mismos. La parcialización del conocimiento en las investigaciones biológi-cas ha hecho perder la capacidad explicativa de las conexiones con lo que realmente pasa en los seres vivos. La biología desar-ticulada en numerosas subdisciplinas ha aumentado su especi-ficidad, pero en muchos casos ha olvidado el todo y con ello, aumenta la ignorancia de los procesos totales que involucran al

150

Emiliano Salvucci

organismo vivo. En palabras de Goodwin: ‹‹El organismo ha sido sustituido por una colección de partes: genes, moléculas y los componentes que se supone forman los ojos, las extremida-des o cualquier estructura en la que uno esté pensando››.

La perspectiva darwiniana y el reduccionismo como abordaje al estudio de los seres vivos lleva a comprender aspec-tos parciales de ellos como si fueran entidades independientes. La selección natural, en cualquiera de sus acepciones, es utili-zada para explicar las estructuras, los órganos, las moléculas, los circuitos metabólicos, etcétera. Todo es incluido bajo los efectos de un proceso selectivo frente a otras alternativas nunca probadas. De hecho, es común leer que la selección natural actúa a diferentes niveles, y cada hecho, molécula o proceso se explica (o se supone que se explica) por la acción de esta fuerza / mecanismo.

Los organismos claramente no existen como organismos aislados, pero en términos de su entorno mediante interco-nexiones e interdependencias. Los organismos vivos se encuen-tran en intensos intercambios y transformación, son capaces de auto-organización en la formación de un ecosistema dinámico. La interconexión de los ecosistemas constituye una biosfera di-námica y auto-regulada: La Red de la Vida. Aun cuando estos conceptos parecen ser bien estudiados, persiste la intención de explicar todo por una visión egoísta y guerrerista que no tie-ne en cuenta que los organismos evolucionaron entrelazados dando como resultado el objeto estudiado. La evidencia lleva a plantear la necesidad de un nuevo paradigma.

Para Kuhn (1971), una revolución científica es definida por la aparición de nuevos esquemas conceptuales o paradig-

151


mas. Estos ponen en primer plano aspectos que anteriormente no eran vistos o percibidos en la ciencia normal, es decir la ciencia aceptada y practicada generalmente en determinado tiempo. La meta de la física clásica, por ejemplo, era resolver los fenómenos naturales en un juego de unidades elementales gobernadas por leyes ciegas de la naturaleza. En contraste con esta visión mecanicista ha aparecido en la física moderna pro-blemas de totalidad, interacción dinámica y organización.

De forma similar, en palabra de Von Bertalanffy: ‹‹la bio-logía mecanicista, veía su meta en la fragmentación de los fe-nómenos vitales en entidades atómicas y procesos parciales. El organismo vivo era descompuesto en células, sus actividades en procesos fisiológicos y por último fisicoquímicos, el com-portamiento en reflejos condicionados y no condicionados, el sustrato de la herencia en genes discretos, y así sucesivamente››. En cambio, la concepción organísmica es básica para la biolo-gía moderna. Es necesario estudiar no sólo partes y procesos aislados, sino también resolver los problemas decisivos halla-dos en la organización y el orden que los unifican, resultantes de la interacción dinámica de partes y que hacen el diferente comportamiento de éstas cuando se estudian aisladas o dentro del todo. El estudio de las deficiencias del paradigma domi-nante a la luz de los descubrimientos implica aspectos socioló-gicos, biológicos y epistemológicos que llevan a una especie de revolución kuhniana que otras ciencias como la física ya han experimentado.

Los enfoques a que la biología se ha acostumbrado consis-ten en priorizan las respuestas por medio de la comprobación, pero desechando las partes que no pueden predecirse debido a

152

Emiliano Salvucci

que son parte de sistemas complejos. La visión holística de la naturaleza era la anterior a la era darwiniana, pero esa visión se fue paulatinamente abandonando y se sustituyó por el reduc-cionismo y la visión centradas sólo en los genes y sus productos como ‹‹complejas máquinas moleculares controladas por los genes que están contenidos en ellas y que son portadores de los registros históricos de las especies a las cuales el organismo pertenece›› según señala Goodwin.

Con estos enfoques se han logrado muchos avances en el conocimiento acerca de las partes, de los genes, moléculas y células, pero no ha podido realmente conocer acerca del con-junto, del organismo y de su forma. Para comprender las partes de los sistemas, necesitamos partir de la idea de que el organis-mo en su conjunto, es la entidad fundamental en la existencia biológica, a partir de este conocimiento podemos entender la estructura y el orden emergente. Es por ello que ninguna teo-ría, ninguna hipótesis, ningún postulado que pretenda explicar la emergencia de una estructura, ciclo o molécula deberá esca-par de las leyes biológicas. Y la vida y su evolución, el proceso evolutivo mismo, deberá explicarse basado en los hechos y no en preconceptos económicos y antropocéntricos y, sobre todo, tendrá sentido solo a la luz de la biología.

Una nueva base teórica puede tener en cuenta los me-canismos de integración y asociaciones que se observa en la naturaleza y la evolución de los organismos (que hemos visto en los capítulos previos), el efecto fundamental del medio am-biente en lugar de mantener los prejuicios económicos y las especulaciones de que los organismos viven y existen gracias a la relación costo-beneficio y transacciones egoístas.

153


El paradigma autopoiético

Hoy en día, un número de nuevos descubrimientos lle-van a cambiar perspectivas desde hace mucho tiempo estan-cadas y a centrar la atención en la cuestión fundamental de la definición de la vida. Los procesos de integración viral con im-pacto evolutivo, la simbiogénesis como proceso fundamental y no excepcional, la transferencia horizontal de genes, la visión superorganísmica, la importancia de los fenómenos epigenéti-cos, es decir mecanismos de regulación de genes y de herencia no asociados al ADN, son tan solo algunos de los fenómenos a tener en cuenta y que hemos visto en este libro.

Los componentes de las unidades básicas de las bacterias, que tienen todos los procesos y mecanismos de la vida celu-lar, parece que se han conservado con muy pocos cambios a lo largo del proceso evolutivo. Los virus, por el mecanismo de integración cromosómica, ya sea individualmente o a través de su combinación, introducen nuevas secuencias responsables de controlar el desarrollo embrionario de los nuevos tejidos y ór-ganos, así como la regulación de su funcionamiento. Parece ser que la asociación y la cooperación han sido subestimadas en la biología que sólo ve batallas, guerras y egoísmo en la naturaleza.

En ese sentido el concepto más completo es el que tiene en cuenta como carácter central a la vida y su evolución intrín-seca, la autopoiesis. El concepto de autopoiesis fue introducido por Humberto Maturana y Francisco Varela. Para ampliar el concepto de vida que vimos antes, podemos definir de acuerdo con Maturana y Varela: se considera un sistema vivo (una cé-lula, por ejemplo) a una entidad dinámica, una red cerrada de

154

Emiliano Salvucci

producción de los componentes cuyas interacciones resultan en la composición y descomposición de los mismos, en la que los componentes: a) constituyen la misma red de la producción que los produce (son la red y a la vez, la producen), y b) defi-nen la extensión y los límites de esa red, separados como una unidad dinámica (la misma red crea un límite estructural). Un sistema autopoiético connota la organización de los sistemas vivos como redes cerradas de producción molecular. Los siste-mas vivos existen sólo mientras su organización autopoiética se conserva (Figura 20).

Figura 20. Autopoiesis y complejidad en un organismo unicelular. Redes me-tabólicas contribuyen a mantener la existencia del organismo, generando las estructuras que lo definen, producen los componentes cuyas interacciones resultan en la composición y descomposición de los mismos.

Los cambios estructurales de un sistema vivo son ajenos a la caracterización de un observador, dependen de la reunión estructural con el medio ambiente. En la formación de un li-naje de seres vivos, lo que define el linaje es el mantenimiento

155


de la autopoiesis de generación en generación. Para Maturana, la biodiversidad es el resultado de la formación y transforma-ción de los linajes en una llamada coderiva filogenética. Es decir, la continuidad de un linaje de los seres vivos un fenotipo (las características observables, medibles, por ejemplo, número de extremidades, color de pelaje, estructura de las alas, proteínas particulares en una membrana, etcétera) que se conserva en una secuencia de reproducción (en una familia de seres humanos, por ejemplo, o en un cultivo de un microorganismo) ocurre en una dinámica sistémica y no genética. Es decir, que si aparece un nuevo linaje (que podría ser una nueva especie), este surgirá en función de las condiciones sistémicas y estas nuevas caracte-rísticas se mantienen estable en forma sistémica (el nuevo siste-ma, estructura, o especie, surge cuando es posible la autopoiesis ante cambios estructurales del medio ambiente).

Un sistema, frente a un cambio ambiental profundo, puede responder con un salto estructural o un colapso, según Von Bertalanffy. Un observador puede notar una supervivencia diferencial de los diferentes tipos de organismos que constitu-yen una población, pero el observador no puede afirmar que lo que llevó a este diferencial de supervivencia fue una selección. Este resultado de la deriva filogenética es la consecuencia de un proceso sistémico en el que no hay presión ni selección natural. En la medida en que los seres vivos son sistemas autopoiéticos y se adaptan o mueren, la producción de los linajes y la variación fenotípica son procesos espontáneos e inevitables, inherentes a la vida.

Se trata de entender la vida y los organismos como siste-mas complejos. Los sistemas complejos pueden ser definidos

156

Emiliano Salvucci

como fenómenos compuestos por una gran cantidad de com-ponentes interactuantes simples, capaces de intercambiar in-formación con su entorno y capaces de adaptar su estructura interna como consecuencia de tales relaciones. Como resul-tado, bajo algunas circunstancias, pueden surgir nuevos com-portamientos. Dichos comportamientos no pueden ser vistos por partes o como subsistemas separados; son el producto de la acción colectiva, según destaca la bióloga y especialista en siste-mas, Lorena Caballero. Estos paradigmas sistémicos nos permi-ten una comprensión mejor la vida y los procesos observados en la naturaleza. Según Bertallanfy (1994) ‹‹en las últimas décadas ha surgido la idea de sistema como concepto clave en la inves-tigación científica. Desde hace siglos que se estudian sistemas, pero ha sido agregado algo nuevo. La tendencia a estudiar sis-temas como entidades más que como conglomerados de partes es congruente con la tendencia de la ciencia contemporánea a no aislar ya fenómenos en contextos estrechamente confinados sino, al contrario, abrir interacciones para examinarlas y exami-nar segmentos de la naturaleza cada vez mayores››.

El interés por comprender la complejidad inherente en todo fenómeno ha estado presente en muchos pensadores, como es el caso de D’Arcy Thompson, biólogo y matemático escocés, quien tenía una gran curiosidad por encontrar patro-nes matemáticos en las formas vivas. Sus estudios han sido con-siderados muy avanzados con respecto al pensamiento de su época, no fueron realmente apreciados. Consideraba que estaba infravalorada la utilidad de las matemáticas como herramienta para estudiar el papel de la física y de la mecánica en la determi-nación de la forma y la estructura de los organismos vivientes. Desgraciadamente muchos de esos pensadores fueron relega-

157


dos, como sucedió con los naturalistas anteriores o contem-poráneos a Darwin, ya sea por no coincidir con las corrientes predominantes en su época o simplemente por lo prematuro de sus planteamientos. Las ideas de Thompson adquieren hoy nuevamente vigencia, y con más fuerza que en su época, ya que al pensar de otra manera al organismo es posible identificar la correlación entre las estructuras de los organismos vivos y los fenómenos físicos y químicos involucrados. Se puede llegar a comprender, utilizando las matemáticas y los avances en física, los sistemas vivos y su evolución al dar un papel preponderante a las causales puramente físicas.

Se comienza a entender que los organismos y su evolu-ción no son meramente la organización aleatoria de los genes, presentados como entidades egoístas y estrategas. Esto se deno-mina vitalismo: otorgar a la naturaleza, luego de desarticularla en partes minúsculas, intencionalidad y características propias de un sistema social humano. Por el contrario, un abordaje sis-témico al genoma puede abrir posibilidades de conocer que lo que se consideraba aleatorio era solo desconocimiento de la ca-pacidad autoorganizativa a ese nivel.

Los conocimientos actuales y los sistemas complejos

Siendo parte decisiva del proceso evolutivo, los virus eran insospechados para los que construyeron el paradigma darwi-nista, desde Darwin hasta Fisher. El papel de los virus en la evolución es determinante, jugando un papel fundamental ya

158

Emiliano Salvucci

que sus secuencias son capaces de integrarse en los genomas de una forma infecciosa y se convierten en una parte esencial de los organismos multicelulares. Los virus han adquirido una nueva interpretación sobre la base de su capacidad para insertar los genomas de las células y son reconocidos como un macroorga-nismo (> 1030 contando sólo los fagos en la biosfera) con una enorme colección de genes, la mayoría desconocidas, que cons-tituyen la ‹‹reserva›› genética más grande del planeta. La con-tinua secuenciación de los genomas de fagos y virus continúa demostrando su tamaño y su unicidad (sin similitudes entre todos los genomas conocidos). El reordenamiento genético en el que participan activamente los virus ha formado un mosaico de genes que subyace a la creación de nuevas estructuras y la generación de nuevas especies.

Estos genes virales en el genoma de los organismos, como el ser humano, tienen un contenido con sentido biológico, es decir, aparecen como parte de los procesos normales de la vida. La integración de la secuencia simultánea en varios individuos (es decir, la integración de un sistema complejo dentro de otra) cambia radicalmente no sólo el proceso y la identidad del ca-rácter, sino también el significado de este proceso. Por ejemplo, la acción y la expresión de un gen derivado de un virus permite la formación de la placenta en los mamíferos. Este tipo de virus está implicado en la mayoría de las mutaciones adaptativas en los últimos 500 millones de años. Por su parte, un tipo de genes saltarines, los retrotransposones, participan en la regulación de los genes relacionados con la histocompatibilidad, con la expre-sión en los tejidos de diferentes globulinas humanas, así como en otros mamíferos e invertebrados.

159


El paradigma procariota/eucariota, que entendía que todos los organismos de la naturaleza tienen alguno de estos dos tipos celulares, tuvo que ser sustituido a partir de la obra del microbiólogo Carl Woese quien demostró la existencia de tres linajes evolutivos independientes: Archaea (antes Archae-bacteria), Bacteria (antes Eubacterias) y Eukarya. Ante el co-nocimiento del mosaicismo génico y la participación viral en el trasfondo evolutivo de las especies, este paradigma es actual-mente revisado. Se puede relacionar la amplia distribución de secuencias saltarinas en los genomas eucariotas con la trans-ferencia horizontal (el pasaje de genes entre individuos “late-ralmente” y no de “madre” a “hijo”), un proceso que cruza las barreras (teóricas) de las especies. Hay mucha evidencia de esta transferencia horizontal de todos los tipos de transposones en vertebrados e invertebrados. Otros, llamados elementos retro-virales en humanos (HERV-L) y animales y la presencia de dis-tintos tipos de virus como bornavirus y ebolavirus ponen en evidencia la integración de estas secuencias virales en vertebra-dos. Todo ello demuestra el rol fundamental de los retrovirus y transposones en la dinámica evolutiva.

Sabemos entonces que el genoma de cada organismo es un mosaico de genes. Los eucariotas tienen genes de origen bacteriano, viral y de archaea. Del mismo modo, los orgánulos como las mitocondrias no tienen un único ancestro común, probablemente tienen antepasados numerosos (grupos bacte-rianos primitivos llamados proto-Rickettsiales, proto-Rhizo-biales y proto-Alphaproteobacterias). Esta transferencia lateral de genes entre bacterias también permite el intercambio de ge-nes entre bacterias que evolutivamente están poco relacionadas. La representación de la evolución como árboles que llevan a un

160

Emiliano Salvucci

único ancestro común, y que muestras las relaciones evolutivas como bifurcaciones (ramas) de un árbol, ya es una visión anti-gua, estancada. Se ha sugerido que la evolución de las especies, a la luz de los conocimientos actuales, es más bien un rizoma, una red. Los mismos investigadores afirmaron también que el árbol de la vida no es suficiente para explicar la estructura qui-mérica de los genomas actuales, y la teoría de un único ancestro común no refleja el estado actual del conocimiento.

La epigenética. Más allá de los genes

Existen numerosos trabajos que traen nuevamente la la-bor de Lamarck al poner en discusión los fenómenos epige-néticos y la herencia de caracteres adquiridos. Por ejemplo, lo que se conoce como plasticidad del desarrollo. Los organismos, como el ser humano, tienen la capacidad de adaptar su desarro-llo de varias formas dependiendo del ambiente en particular ya que las influencias ambientales tienen efectos heredables. Exis-te una matriz fetal donde el feto en desarrollo es ‹‹sintonizado›› ambientalmente (dietas, exposición a distintas sustancias, etc.) y hereda características determinadas por el ambiente de las generaciones previas, como la de sus padres.

Entre los efectos reconocidos de influencia ambiental pueden enumerarse el riesgo a desarrollar enfermedades me-tabólicas como diabetes, presión arterial, o respuesta vascular del sistema reproductivo. Esto se manifestará de acuerdo a las características ambientales a la que se expone la madre. Estas características son heredables incluso a una segunda genera-

161


ción, aun cuando los individuos no se expongan a las mismas condiciones ambientales. Estos ejemplos son ejemplos de la-marckismo, que justamente postula que el ambiente provoca efectos heredables, no solo los cambios que tienen lugar a nivel de secuencia del DNA.

Hasta hace poco se pensaba que las variantes alélicas de los genes (distintos tipos de un mismo gen en una población) eran la única fuente de variabilidad dentro de la población. Pero pese a que casi la totalidad de los genomas son trascritos, pocos son traducidos a proteínas. Y las diferencias entre indivi-duos está en gran parte no responden a diferencias entre genes sino al número variable de repeticiones, inversiones y delecio-nes que presentan, principalmente relacionados con la respues-ta al ambiente.

Es importante remarcar el efecto ambiental. En el año 2001 la empresa CopyCat comenzó a clonar gatos y animales domésticos con fines comerciales. La primera sorpresa fue que los animales clonados eran totalmente diferentes al individuo a partir del cual se había extraído el núcleo celular. Evidente-mente, no es suficiente tener exactamente el mismo conteni-do genético, pues el desarrollo se ve afectado por numerosas y diversas circunstancias ambientales y de acuerdo al contexto ambiental de desarrollo se producirán cambios específicos que llevan a que los individuos clonados no sean idénticos. El pro-ceso fundamental que subyace en esas diferencias son los cam-bios epigenéticos.

Los cambios epigenéticos se basan en una amplia varie-dad de mecanismos que reducen, activan o inactivan genes y redes de regulación. Esto resulta de cambios en las bases

162

Emiliano Salvucci

nitrogenadas que componen el ADN. Los diferentes procesos interactúan dando como resultado un determinado comporta-miento metabólico que surge dependiendo cada caso particu-lar, como respuesta a un determinado cambio o estimulo am-biental. Estos eventos inducidos que generan algún fenotipo o carácter pueden heredarse a las generaciones futuras.

En ratas, la exposición a glucocorticoides o a una dieta baja en proteína provoca alteraciones en la expresión de enzi-mas (proteínas) hepáticas, elevada tensión sanguínea y disfun-ciones en la generación siguiente. Estos cambios pueden trans-mitirse a la segunda generación sin necesidad de que haya más alteración ambiental a lo largo de la vida de los miembros de la primera generación. Lo mismo se ha observado en humanos. Hay una relación entre la nutrición de los abuelos y el riesgo de diabetes en los nietos. Aunque el mecanismo de herencia no está claro, parece que pueden intervenir la desaparición de mar-cas epigenéticas como la metilación del DNA y la modificación de histonas, proteínas que participan en la estructura y fun-cionalidad de la cromatina, y también cambios en las tipos y cantidad de otros ácidos nucleicos reguladores, los microRNA.

Por otra parte, se conoce que el microbioma se hereda de una generación a otra y el organismo que llega a la vida está sintonizado con el ambiente, tanto a nivel epigenético como a nivel metabólico, a través del microbioma.

163


Nuestro lugar

Los seres vivos cumplen las propiedades se los sistemas complejos, por ejemplo, podemos reconocer procesos de auto-rregulación (homeostasis, mantenimiento de la salud frente a cambios ambientales), autoorganización (biofilms que forman las bacterias asociadas o las bandadas de aves), sincronización (ondas natatorias, miocardio), y aparición de nuevos niveles emergentes (ecosistemas, redes neuronales). Los fenómenos naturales, al identificarse como sistemas complejos, poseen un comportamiento no lineal, es decir, responden a patrones de causa-efecto desproporcionados y tienen un comportamiento que va cambiando con el paso del tiempo; por esta razón son llamados sistemas dinámicos. Dicha dinámica se desarrolla en algún sitio intermedio entre el orden absoluto y lo aleatorio en el marco de una organización estructural donde aparecen cier-tos patrones. Estos sistemas no puedan predecirse de manera absoluta por lo que es necesario buscar patrones que describan este grupo de sistemas que no pueden ser resueltos con base en las leyes de la física y matemática clásicas. Ese es el desafío que los científicos tienen, utilizar las herramientas de discipli-nas como la cibernética para explicar la vida como sistemas complejos.

Se ha comenzado a ver que la complejidad en sí misma posee leyes propias, que si se comprenden pueden ser simples y coherentes. Son sistemas aparentemente desordenados, tras los cuales existe un orden encubierto que, por no ser visible desde toda dimensión, se suponen azarosos. Muchos investigadores están actualmente abordando el tema de la complejidad para

164

Emiliano Salvucci

describir los procesos biológicos y evolutivos. Los organismos son, evolutivamente, sistemas que se estructuran en niveles je-rárquicos de integración, desde la construcción de los genomas, las rutas metabólicas, y la organización en red. La biología se enriquece con otras disciplinas como la cibernética o el estudio de sistemas para comprender los fenómenos biológicos.

Un ejemplo de las estructuras jerárquicas presentes en los sistemas vivos es la presencia de fractales. Un fractal es un objeto que presenta la misma estructura independientemente de la escala en la que se observe. Por ejemplo, el cerebro de los mamíferos, en donde encontramos que las estructuras más pequeñas se parecen a las más grandes al igual que en las redes vasculares, las arterias, los bronquios, la placenta, los ductos pancreáticos, el ducto biliar, el sistema urinario, el arreglo foliar en diferentes grupos de plantas, la manera en la que se forman colonias de microorganismos, por nombrar algunos.

Este tipo de estructuras pueden encontrarse en fenóme-nos naturales no vivos, de naturaleza puramente física o quími-ca, como los copos de nieve. Es decir que la materia, indepen-dientemente de tratarse de algo inerte o vivo, no determina la emergencia de un órgano, es el sistema el que se autoorganiza gracias a la interacción de las partes. La materia se autocons-truye generando niveles de organización o jerarquías cada vez más diferentes unas de otras, desde las partículas elementales (átomos-elementos) hasta lograr una estructura autopoiética u autoorganizativa, una estructura viva. Ésta implica, de manera inherente, una diversificación, y esto no debe confundirse con vitalismo o diseño inteligente (que supone la existencia de un creador). Hoy en día, el estudio de patrones en la naturaleza

165


con las herramientas cibernéticas y modelos computacionales es un área fascinante que aporta nuevos conocimientos de la evolución de los organismos.

Ya hemos visto como la teoría de la endosimbiosis de Me-rezchovsky y Margulis demostraba un mecanismo fundamental en la evolución, otro paso integrativo que origina nuevas es-tructuras. La simbiosis observada en cada vez más organismos demuestra su rol fundamental, constituyendo otro nivel jerár-quico en la integración de sistemas complejos. Por otra parte, el estudio de virus gigantes, llamados mimivirus, ha permitido elaborar teorías que tiene en cuenta la participación de estos organismos en la construcción o emergencia del núcleo celular.

Como es reconocido por muchos científicos, el paradig-ma actual no puede explicar los procesos de transformación de las especies. Otros, reconocen que no alcanza para expli-car todos los procesos evolutivos. La existencia de variabilidad dentro de una especie no implica que ese sea el mecanismo que da origen a nuevas especies o nuevas estructuras. El mosai-cismo génico, el rol fundamental de los virus en la evolución, la endosimbiosis, el registro génico que cada especie tiene de sus ancestros virales y bacterianos, las nuevas interpretaciones holísticas que consideran y notan la estrecha asociación evo-lutiva entre especies, los fenómenos epigenéticos, son algunas de las áreas en desarrollo y continuo aporte al conocimiento de la naturaleza. La interpretación de los sistemas complejos es un camino que se abre para construir un nuevo paradigma. Una teoría científica basada en todo este conocimiento que nos llevará a colocar a la biología nuevamente encaminada a una comprensión de la red de la vida y su evolución.

166

Todo esto nos lleva a replantear nuestra existencia como especie. A advertir que el estado de salud o de enfermedad parte de un desequilibrio con nuestro medio. En esa red evolutiva, el ser humano no emergió solo sino en relación con otros orga-nismos, principalmente los microorganismos que lo constitu-yen, su microbioma. La pérdida evolutiva de parte de esos mi-croorganismos ha dejado a un ser humano con desequilibrios inmunológicos que son necesarios restaurar para reestablecer la salud.

Entender al ser humano como un nodo en la red de la vida, en el que se encuentran lo micro, lo macro y lo super, nos acerca a comprender nuestro lugar en el planeta.

167

Bibliografía específica

Alberts B, Johnson A, Lewis J, Raff M, Roberts K, Walter P, Molecu-lar Biology of the cell. 4ta edición. Garlard Science, New York, 2002.

Caballero, Lorena, La búsqueda del comienzo. El pensamiento comple-jo en biología, IFUNAM, Universidad Autónoma de la Ciu-dad de México, México, 2008.

Cervantes, Emilio, Blog Biología y Pensamiento, http://www.madri-masd.org/blogs/biologia_pensamiento/2008/07/15/96883.

Darwin, Charles, La autobiografía de Charles Darwin, Ed. Norma, 2007 (1860).

Darwin, Charles, Sobre el origen de las especies por medio de la selec-ción natural, o la preservación de las razas favorecidas en la lucha por la vida, Ed. (1859).

FAO/WHO, Health and Nutritional Properties of Probiotics in Food including Powder Milk with Live Lactic Acid Bacteria, Food and Agriculture Organization of the United Nations, World Health Organization, 2001.

Georgiades, K., Raoult, D, “The rhizome of Reclinomonas ameri-

168

Emiliano Salvucci

cana, Homo sapiens, Pediculus humanus and Saccharomyces cerevisiae mitochondria.” Biol. Direct, 6, 2011, 55-59.

Gluckman P, Hanson M, Cooper C, Thornburg K, “Effect of In Utero and Early-Life Conditions on Adult Health and Dis-ease”, New England Journal of Medicine, 2008, 359(1), 2008, 61-73.

Goodwin, Brian, How the leopard changed its spots. The Evolution of Complexity, Charles Scribner’s Sons, New York, 1994.

Green B, Li W, Manhart J, Fox T, Summer E, Kennedy R, “Mol-lusc–algal chloroplast endosymbiosis: photosynthesis, thyla-koid protein maintenance, and chloroplast gene expression continue for many months in the absence of the algal nucle-us.” Plant Physiol, 124, 2000, 331-342.

Heredia Doval, D. “La antítesis neodarwinista y otros ensayos breves sobre evolución.”, Revista de evolución del GEB, UAM, Ma-drid, 2005.

Hooper L, Littman D, Macpherson A, “Interactions between the microbiota and the immune system”, Science, 336(6086), 2012, 1268-1273.

Hughes D, Andersen S, Hywel-Jones N, Himaman W, Billen J, Boomsma J, “Behavioral mechanisms and morphological symptoms of zombie ants dying from fungal infection.” J BMC Ecology, 11, 2001, 13.

Human Microbiome Project Consortium, “Structure, function and diversity of the healthy human microbiome”, Nature, 486(7402), 2012, 207-214.

Hunter M, McKay D, “Helminths as therapeutic agents for inflam-

169


matory bowel disease.” Aliment Pharmacol Ther., 19, 2004, 167–177.

Huxley, Julian. La evolución. Síntesis moderna, Losada, 2ed., Buenos Aires, 1965 (Evolution. The Modern Synthesis, G. Allen & Unwin Ltd., Londres, 1943).

Johnson,W, “A proviral puzle with a prosimian twist.” PNAS, 10, 2008, 20051–20052.

Kaati, G, “Cardiovascular and diabetes mortality determined by nu-trition during parents’ and grandparents’ slow growth period.” Eur J Hum Genet, 10, 682-8, 2002.

Kant, Emanuel, Crítica de la Facultad de Juzgar (Crítica del Juicio), Monte Avila, Caracas, 1992 (1790).

Kuhn, Thomas, La estructura de las revoluciones científicas, Fondo de Cultura Económica, México, 1971.

Kozo-Polyansky, Boris Mikhailovich, Simbiogénesis, un nuevo prin-cipio de la evolución. Fet y Margulis ed., Harvard University Press, London, 2010 (1926).

Kropotkin, Piotr, El apoyo Mutuo, Dharana, Samos, España, 2013 (Mutual aid: A factor of evolution, Heinemann, Reino Unido, 1902).

Lewin, R, Complejidad: El caos como generador de orden, Tusquets, Barcelona, 1995.

Mallet, F; Bouton,O; Prud’homme, S; Cheynet,V; Oriol, G; Bon-naud, B … Mandrand, B. “The endogenous retroviral locus ERVWE1 is a bonafide gene involved in hominoid placental physiology.” PNAS 101, 2004, 1731–1736.

170

Emiliano Salvucci

Margulis, L, Dolan, Guerrero R, “The chimeric eukaryote: Origin of the nucleus from the karyomastigont in amitochondriate protists”, PNAS, 97(13), 2000, 6954–6959.

Margulis, L; Sagan, D. Captando genomas: Una teoría sobre el origen de las especies, Kairos, 2000.

Marini E, Maldonado-Contreras AL, Cabras S, Hidalgo G, Buffa R, Marin A ... Domínguez-Bello MG, “Helicobacter pylori and intestinal parasites are not detrimental to the nutritional status of Amerindians”, Am J Trop Med Hyg, 76(3), 2007, 534-40.

Marini E, Maldonado-Contreras AL, Cabras S, Hidalgo G, Buffa R, Marin A. “Helicobacter pylori and intestinal parasites are not detrimental to the nutritional status of Amerindians”, Am J Trop Med Hyg, 76(3), 2007, 534-40.

Marshall E; Mejia D. “Traditional fermented food and beverages for improved livelihoods.” FAO- Livelihoods Diversification Booklet 21, Roma, 2012.

Maturana H., Varela F. “De Máquinas y Seres Vivos. Autopoiesis: La organización de lo vivo.” Editorial Universitaria, Chile, 1995.

Maturana, H., Varela, F. The tree of knowledge. The biological basis of human knowledge. 3ª edición, Debate, Madrid, 1999.

Maturana, Humberto, “Autopoiesis, structural coupling and cogni-tion: a history of these and other notions in the biology of cognition.” Cybern. Hum. Knowing, 9, 2002, 3–4.

Maturana, Humberto, “Autopoiesis”, en M. Zeleny. (ed.), Autopoi-esis: A theory of the living organization, Elsevier North Holland Inc., New York, 1981, 314 pp.

171


Maturana, Humberto, La realidad, ¿objetiva o construida?: Funda-mentos biológicos de la realidad. Anthropos ed., México; Rubí ed., Barcelona, España, 1997

Myles I, Pincus N, Fontecilla N, Datta S. “Effects of parental ome-ga-3 fatty acid intake on offspring microbiome and immu-nity”, PLOS ONE, 9 (1), 2014:e87181.

Parker, William, “Reconstituting the depleted biome to prevent im-mune disorders”, EvMed Review, https://evmedreview.com/reconstituting-the-depleted-biome-to-prevent-immune-dis-orders/

Raoult, Didier, “The post-Darwinist rhizome of life”, Lancet; 375, 2010, 104-105.

Salvucci, E, “Consequences of Biome Depletion”, Acta Biológica Co-lombiana, 18 (1), 2013, 31-42.

Salvucci, E, “Microbiome, holobiont and the net of life”, Critical Reviews in Microbiology, 42(3), 2016, 485-94.

Sandín, M, “Las “sorpresas” del genoma”, Bol. R. Soc. Hist. Nat. (Sec. Biol.), 96 (3-4), 2001, 345-352.

Strachan, P, “Hay fever, hygiene, and household size”, BMJ, 299(6710), 1989, 1259-1260.

Turnbaugh P, Hamady M, Yatsunenko T, Cantarel B, Duncan A, …, Jeffrey I Gordon, A core gut microbiome in obese and lean twins, Nature, 57 (7228), 2009, 480-484.

Turnbaugh P; Ridaura V; Faith J; Rey F; Knight R; Gordon J. “The effect of diet on the human gut microbiome: a metagenom-

172

Emiliano Salvucci

ic analysis in humanized gnotobiotic mice.” Sci Transl Med, 1(6), 2009, 6ra14.

Vannier-Santos M; Lenzi H. “Parasites or cohabitants: cruel omni-present usurpers or creative “éminences grises”?” J. Parasitol. Res, 2011, Articulo ID 214174.

Von Bertalanffy, Ludwig, “Teoría General de los Sistemas”, Fondo de Cultura Económica, México, 1994.

Von Mutius E, Fritzsch C, Weiland S, Röll G, Magnussen H. “Prev-alence of asthma and allergic disorders among children in united Germany: a descriptive comparison.” BMJ, 305(6866) 1992, 1395–1399.

Watson, A; Lovelock, J.E “Biological homeostasis of the global en-vironment: the parable of Daisyworld”, Tellus 35B, 1993, 286–289.

Werren, J; Baldo, L; Clark, M. “Wolbachia: master manipulators of invertebrate biology”. Nature Reviews Microbiology 6, 2008, 741-751.

Woese C, Fox G, “Phylogenetic structure of the bacteria domain: the primary kingdoms.” PNAS, 74 (11), 1997, 5088–90.

173

Bibliografía General por capítulos

Capítulo I

Madigan M, Martinko J & Parker J. Brock: Biología de los Microor-ganismos. 8va. ed. Prentice Hall, Madrid, España, 2001.

Este es un libro básico y fundamental en la microbio-logía. Cualquiera de las últimas ediciones es útil para consultar y profundizar los temas tratados en el capí-tulo. Diversidad de microorganismos, variedad meta-bólica, genética microbiana, son temas bien desarro-llados en esta obra.

Capítulo II

Varela, Francisco J.; Maturana, Humberto R. De Máquinas y Seres Vivos: Una teoría sobre la organización biológica, Editorial Universi-taria, Chile, 1995, (1973).

La organización de lo viviente, autopoiesis y autoorga-nización de los sistemas vivos son temas que se expo-

174

Emiliano Salvucci

nen en esta obra, esto permite entender la fenomeno-logía biológica en su totalidad y aclarar a su vez otros campos del entendimiento humano.

Lovelock James, Las edades de Gaia, Editorial Tusquets, 1993.

En este ameno libro, Lovelock repasa la teoría de Gaia, el modelo de Daisyworld y la concepción del planeta como un gran organismo vivo, que se autorre-gula. Biología, Ecología y Geobiología para el público que desee seguir conociendo al planeta en que vive.

Margulis, Lynn; Dorion Sagan, ¿Qué es la vida?, Tusquets Editores, 1996.

Lynn Margulis y su hijo Dorion nos invitan a enten-der que significa la vida, desde las minúsculas bacterias hasta el planeta vivo en que habitamos. Una explora-ción biológica y filosófica atrapante.

Capítulo III

Curtis, H; Barnes, N; Schneck, A; Massarini, A. Biología. Ed. Médi-ca Panamericana, 2008.

Este libro, fundamental para los estudiantes de las áreas de ciencias biológicas, reúne en más de 1100 páginas prácticamente todos los temas de la biología. Es un libro poderoso, completo, didáctico, con bellas

175


ilustraciones. Para los estudiantes y para los lectores curiosos o interesados en profundizar sobre cualquier aspecto de la naturaleza.

Capítulo IV

Margulis, Lynn, Planeta simbiótico, Editorial Debate, 2002.

En este libro Margulis detalla los aspectos de la teo-ría endosimbiótica y destaca, con varios ejemplos, la importancia de la simbiosis en la naturaleza y por ende, en la evolución. Es un libro muy interesante y ameno, además está guiado por el relato en primera persona con el que nos enteramos distintas facetas de la científica.

Capítulo V

Curtis, H; Barnes, N; Schneck, A; Massarini, A. Op. Cit.

Capítulo VI

Juarez M; Olano, A; Morais, F, (Coord.), Alimentos Funcionales. FE-CYT, España, 2005.

Es difícil encontrar libros de probióticos de un estilo divulgativo, en español y accesible a los lecto-res. Este es un caso que no podemos dejar pasar. El libro tiene un alto nivel científico y no está dirigido

176

Emiliano Salvucci

al público en general pero es de lo más accesible que puede encontrarse abordando temas de probióticos y alimentos funcionales.

Capítulo VII

Caballero, Lorena, La búsqueda del comienzo. El pensamiento comple-jo en biología, IFUNAM, Universidad Autónoma de la Ciudad de México, México, 2008.

Impreso por Editorial Brujas • septiembre de 2018 • Córdoba–Argentina

Date post:	31-Jan-2023
Category:	Documents
Upload:	khangminh22
View:	1 times
Download:	0 times

micro-macro-y-super-emiliano-salvucci.pdf - WordPress.com

Documents