A pesar de la aureola idílica que rodea a la agricultura y de que nos conecta a la naturaleza, al más puro estilo flower power, lo cierto es que no solo fue producto de los primeros ingenieros genéticos de la historia, sino que desarrollo afectó a nuestra biología y nuestro genoma de tal modo que podríamos decir que nos convirtió en X-men.

Como explica Marcus Chown en su libro El universo en tu bolsillo: "Las plantas que mejor proliferaban eran precisamente aquellas que podían tolerar mejor los entornos artificiales creados por los humanos". Así que, a la vez que ejercíamos esta selección artificial hace diez mil años, las propias plantas la ejercieron con nosotros.

Mutaciones

La agricultura alteró de forma muy profunda la dieta del ser humano, y también los patógenos con los que se enfrentaron, lo que favoreció determinados genes. Hasta el punto de que los estudios han identificado más de cien genes que se han visto favorecidos por la selección natural reciente, muchos a causa de la agricultura.

Todavía no se conocen todos estos genes ni cómo actuaron, pero un gran porcentaje de ellos fueron resultado del enfrentamiento del ser humano con algunos patógenos mortíferos que fueron favorecidos por la agricultura y sus efectos secundarios (hacinamiento, por ejemplo, al pasar de ser cazadores-recolectores a permanecer en lugares estables en grupos de personas cada vez más grandes): la peste bubónica, la lepra, la fiebre tifoidea, la fiebe de Lassa, la malaria, el sarampión y la tuberculosis.

El otro conjunto de genes que fueron seleccionados positivamente por la agricultura son los que ejercían papeles importantes a la hora de adaptarnos a este nuevo tipo de alimentación y, en general, de los alimentos domesticados, como los animales de granja.

Así pues, muchas adaptaciones surgieron para enfrentarnos a subidas de azúcar en la sangre causadas por la ingesta de muchos carbohidratos, como el gen TCFL2, que promueve la secreción de insulina después del a comida, lo que nos protegió contra la diabetes tipo 2.

El ejemplo más estudiado es el de los genes que ayudan a digerir la leche después del destete: a partir de los cuatro o cinco años de edad, los humanos pre-agricultores dejaban de producir lactasa en su sistema digestivo, lo que les impedía digerir correctamente la leche de cabras o vacas.

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Cómo la agricultura hizo que nos volviéramos más bajitos de lo que éramos

Tal y como resume Daniel E. Liberman en su libro La historia del cuerpo humano:

En este sentido, la agricultura claramente estimuló las tasas de evolución porque, a medida que las poblaciones explotaban demográficamente (en un factor de más de mil), cada generación ha producido muchas más mutaciones nuevas sobre las que puede actuar la selección. Los intentos de medir este aumento de diversidad han identificado más de un millón de nuevas variantes genéticas que surgieron en varias poblaciones de todo el planeta durante los últimos centenares de generaciones.

Volvemos a inicidir en el eterno debate Nature VS Nurture a propósito de un nuevo estudio publicado en Nature Genetics que sugiere, gracias también a un grupo numeroso de gemelos, que los genes tienen mayor influencia en la salud que el estilo de vida.

En estilo de vida se tenía en cuenta varios factores ambientales, incluido también los factores socioeconómicos.

40 % son genes

El estudio mencionado se basa en un análisis exhaustivo de datos del seguro de salud Aetna, incluyendo una gran cohorte de gemelos. Concretamente, el equipo de la Escuela de Medicina de Harvard y la Universidad de Queensland de Australia examinaron los registros de casi 45 millones de estadounidenses, incluidos más de 56 000 pares de gemelos y 724 000 hermanos.

Se analizaron los factores hereditarios y ambientales en 560 afecciones comunes y enfermedades que abarcan 23 categorías, desde enfermedades cardiovasculares y neuromusculares hasta afecciones esqueléticas. Extrapolaron factores ambientales como los niveles de contaminación del aire, las condiciones climáticas y el estado socioeconómico de los códigos postales de los pacientes. También se evaluó las enfermedades en función del gasto mensual en salud.

Según las conclusiones: casi el 40% de las enfermedades humanas pueden estar relacionadas con factores genéticos, mientras que el 25% se debe al menos en parte al medio ambiente. Sin embargo, los factores socioeconómicos solo desempeñan un papel modesto.

Naturalmente, hay enfermedades que son más genéticas que ambientales y viceversa. Por ejemplo, la heredabilidad muestra mayor influencia en los trastornos cognitivos (4 de 5 enfermedades), pero tiene menor influencia sobre las enfermedades del tejido conectivo (2 de 11). La influencia ambiental compartida tiene el mayor impacto en los trastornos oculares (27 de 42), seguido de las enfermedades respiratorias (34 de 48 condiciones). Tiene el menor efecto sobre las enfermedades reproductivas (3 de 18) y las condiciones cognitivas (2 de 5).

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[Libros que nos inspiran] ‘El destino no está en escrito en los genes: un alegato contra el determinismo genético’ de Jörg Blech

Los códigos postales, que incluyen el estado socioeconómico, las condiciones climáticas y la calidad del aire, tuvieron un "efecto mucho más débil" en la mayoría de las enfermedades que los genes y el ambiente compartido. Sin embargo, si bien el componente genético también es importante, los códigos postales influyen decisivamente en la obesidad mórbida: cuando más pobre, más obeso. El clima también juega un papel en la gripe y la enfermedad de Lyme.

Otra conclusión muy llamativa del estudio es que, dados estos datos, casi el 60% del gasto mensual en salud se puede predecir mediante el análisis de factores genéticos y ambientales. Con todo, el estudio ha excluido las enfermedades asociadas con la senectud, pues los investigadores examinaron datos de recién nacidos hasta los 24 años de edad, exclusivamente.

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Tus genes también pueden estar influyendo en el futuro de tu matrimonio

La plasticidad fenotípica es la capacidad del cuerpo para ajustar sus características observables (su fenotipo) en función de las presiones ambientales a las que se somete dicho cuerpo.

Poco a poco, los biológos están encontrando más ejemplos de esta plasticidad en nuestros cuerpo. A continuación, vamos a ver algunas.

Sudor

El cuerpo desarrolla más glándulas sudoríparas si vivimos en ambientes muy calurosos, del mismo que tenemos piel más oscura durante el verano si es más probable que nos quememos la piel.

Los humanos nacemos con millones de glándulas sudoríparas, pero el porcentaje glándulas que realmente secretan sudor cuando pasamos calor está influido por el calor que hayamos experimentado durante los primeros años de vida.

Aunque esta adaptación pudiera parecer que tiene tintes lamarckianos, simplemente evidencia que en los primeros años de nuestra vida sufrimos adaptaciones muy rápidas al ambiente. Por ejemplo, si a un niño pequeño no le sometemos a un ambiente donde haya lenguaje o simplemente personas, ese niño difícilmente podrá aprender a hablar fluidamente en un futuro.

Huesos anchos

Si corremos más de niños, o cargamos peso sobre nuestros huesos de las piernas, estos tienden a crecer más gruesos. No es un fenómeno particularmente extraño a la luz de la plasticidad fenotípica: del mismo modo, si levantamos pesas de manera regular, a las pocas semanas nuestros músculos crecerán y se harán más fuertes.

Ver bajo el agua

Los moken son un pueblo nómada que abandonó hace siglos la tierra firma por el mar de Andamán, es un sector del océano Índico situado al sureste del golfo de Bengala, al sur de Birmania, oeste de Tailandia y este de las Islas Andamán, de las que recibe su nombre.

Los moken son delgados y de pelo oscuro, y casi toda su vida transcurre a bordo de barcas de madera. Los niños pasan mucho tiempo en el agua, de hecho aprender a nadar antes que a caminar. Estos niños también son capaces de ver con mucha claridad bajo el mar, como si llevaran gafas de buceo incorporadas. Según se comprobó con una cámara de fotos subactuática, las pupilas de los niños europeos se dilataban bajo el agua hasta alcanzar los 2,5 mm de diámetro. Pero las pupilas de los niños moken se contraían cuando se sumergían, reduciendo su diámetro hasta sólo 1,96 mm. Tal y como explica Jörg Blech en su libro El destino no está escrito en los genes:

Con el objetivo de realizar un análisis comparativo, Anna Gislén reunió a veintiocho niñas y niños europeos que se encontraban de vacaciones en ésta y en otras islas vecinas. A pesar del entusiasmo que mostraban ante el experimento y de su empeño, los niños turistas eran incapaces de ver con claridad bajo el agua. La visión de los jóvenes nómadas era más del doble de aguda, y les permitía reconocer líneas en torno a los 1,5 mm.

Un gen que evolucionó en humanos hace más de 3 millones de años aceleró el crecimiento del cerebro. Concretamente, una reorganización aleatoria en el genoma de nuestros antepasados permitió que nuestros cerebros crecieran tres veces más.

Es lo que sostiene en un reciente estudio David Haussler, de la Universidad de California, Santa Cruz, que estaban comparando el desarrollo del cerebro en humanos y monos cuando encontró una diferencia clave. Un gen llamado NOTCH2NL.

NOTCH2NL

Este trabajo identifica los genes que ayudan a construir el neocortex, la arrugada capa externa del cerebro que le proporciona a los humanos nuestra capacidad de pensar, planificar y razonar. Concretamente son tres genes.

Hasta ahora, los genes habían sido inexplorados, enmascarados por un error en la versión publicada del genoma humano. Estos genes, y otros únicos para los humanos, ofrecen pistas sobre lo que nos separa de los chimpancés.

Hace aproximadamente 6,5 millones de años, los humanos y los chimpancés divergieron de un ancestro común. Unos millones de años después de eso, el tamaño del cerebro humano comenzó a crecer a gran velocidad. Hoy en día, el neocórtex humano es aproximadamente tres veces más grande que la de un chimpancé, pero los investigadores no han identificado todos los factores genéticos que son responsables de esta diferencia.

Desde que los humanos y los chimpancés se separaron, el genoma humano ha sufrido aproximadamente 15 millones de cambios, ajustes en las letras de ADN que componen nuestro libro de instrucciones genéticas. Haussler y sus colegas habían estado cultivando estructuras cerebrales embrionarias en el laboratorio, buscando diferencias entre las de humanos y las de monos rhesus. Su equipo estaba tratando de identificar los genes que estaban activos solo en el desarrollo de cerebros humanos. Dichos genes podrían incluir una clave para el tamaño del cerebro humano y, por consiguiente, de la inteligencia humana.

Un candidato prometedor es un gen llamado NOTCH2NL. Es un pariente de NOTCH2, un gen que los científicos sabían que era fundamental para el desarrollo temprano del cerebro. NOTCH2 controla las decisiones vitales con respecto a cuántas neuronas deben formarse.

Sin embargo, cuando el equipo trazó un mapa de la ubicación precisa de NOTCH2NL en el genoma, descubrieron que el gen no estaba realmente en la región cromosómica relevante después de todo. Con todo, eso cambió con la siguiente versión oficial del genoma humano, la versión 38. En esta iteración, NOTCH2NL se ubicó en la región crucial.

Por si fuera poco, el análisis genético de varias especies de primates reveló que los tres genes existen solo en humanos y sus parientes recientes, los neandertales y los denisovanos, no en los chimpancés, los gorilas o los orangutanes. Además, el momento justo del surgimiento de estos genes coincide con el período en el registro fósil en que los cráneos de nuestros ancestros comenzaron a aumentar.

Todo ello sugiere de una forma bastante evidente que los genes NOTCH2NL jugaron un papel fundamental a la hora de aumentar el tamaño del cerebro humano.

Además, las desviaciones en el número de copias de estos genes podrían relacionarse con trastornos neurológicos distintos al tamaño anormal del cerebro, como el autismo. Sin duda, un paso fundamental no solo para entender por qué poseemos capacidades cognitivas especiales, sino también qué cambios genéticos provocan que las perdamos en algún sentido.

Los organismos modificados genéticamente que no pueden reproducirse con sus contrapartes salvajes podrían evitar que las plantas transgénicas propaguen los genes a los cultivos y malas hierbas no modificados.

El primer paso ya está hecho. Un biólogo sintético de la Universidad de Minnesota en Minneapolis-St Paul ha usado herramientas de edición de genes para crear moscas de la fruta y levaduras genéticamente modificadas que no pueden reproducirse con éxito con sus contrapartes salvajes.

Sin reproducción

Para ello utilizaron la herramienta de edición de genes CRISPR-Cas9 no para editar genes diana, sino para alterar su expresión. El equipo guió la enzima Cas9 para activar en exceso los genes para que sus productos proteínicos se acumulen a niveles tóxicos. Cuando probaron por primera vez el enfoque en la levadura de cerveza (Saccharomyces cerevisiae), elevaron los niveles de una proteína llamada actina en la medida en que las células que la contenían explotaron.

Para evitar que las células de levadura modificadas genéticamente se apareen con éxito con otras cepas, el equipo diseñó dos modificaciones a las células de levadura: una, análoga a un "veneno", produjo una versión de Cas9 que, junto con otros factores, reconoció y activó el gen de la actina. La segunda modificación, el "antídoto", fue una mutación que impidió que Cas9 sobreexpresara la actina.

Esta técnica, además de lo dicho, podría ayudar a combatir las plagas y las especies invasoras, mediante la sustitución de organismos silvestres con contrapartes modificadas.

Con todo, hay quienes dicen que el enfoque es prometedor, pero advierten que podría verse obstaculizado por obstáculos técnicos, como la capacidad de los organismos modificados para sobrevivir y competir en la naturaleza.

Hay quienes abominan de los gimnasios como espacios públicos y, por extensión, de cualquier ejercicio físico. No comprenden esa sensación de euforia o placer que dicen muchos sentir tras el esfuerzo.

La razón de esta división de opiniones podría subyacer a nuestros genes.

Alergia al deporte

Es lo que se sugiere en un estudio del Centro Médico de la Universidad Libre de Ámsterdam (Holanda) en el que participaron 115 parejas de gemelos y 111 de mellizos.

Hasta un 37% de las diferencias en la experiencia subjetiva del ejercicio, según los resultados, se debían al ADN. Según explica Nienke Schutte, autora principal del estudio:

Ahora que sabemos que el modo en que uno se siente durante y después del ejercicio es hereditario, podemos buscar los genes que están implicados.

Imagen | Qrodo Photos

Los genes permanecen activados días después de que los animales mueren, según sugiere el microbiólogo Peter Noble y sus colegas de la Universidad de Washington, Seattle.

Los científicos querían probar un nuevo método que habían desarrollado para calibrar las mediciones de actividad genética.

Genes zombi

Aunque los científicos que analizaron sangre y tejido hepático de cadáveres humanos habían notado previamente la actividad post mortem de algunos genes, Noble y sus colegas evaluaron sistemáticamente más de 1000. El equipo midió cuáles de estos genes estaban funcionando en tejidos de ratones y peces cebra recientemente fallecidos, rastreando cambios durante 4 días en los peces y 2 días en los roedores.

Es decir, que si bien la mayoría de estos genes aumentaron su actividad en las primeras 24 horas después de que los animales expiraron y luego disminuyeron, en los peces algunos genes permanecieron activos 4 días después de la muerte. Muchos de estos genes post mortem son beneficiosos en situaciones de emergencia; realizan tareas tales como estimular la inflamación, activar el sistema inmune y contrarrestar el estrés.

Otros genes fueron más sorprendentes. Estos genes normalmente ayudan a esculpir el embrión, pero no son necesarios después del nacimiento. Una posible explicación de su despertar post mortem, dicen los investigadores, es que las condiciones celulares en los cadáveres recién muertos se parecen a las de los embriones.

El equipo también descubrió que varios genes que promueven el cáncer se volvieron más activos. Ese resultado podría explicar por qué las personas que reciben trasplantes de los recién fallecidos tienen un mayor riesgo de cáncer.

Cuatro genes que pueden vincularse con el trastorno obsesivo compulsivo (TOC), según se desprende de un reciente estudio realizado por un equipo internacional de científicos del Broad Institute of MIT and Harvard y otras instituciones y que ha sido publicado en la revista Nature Communications.

TOC y genes

La inclinación por pensamientos recurrentes y persistentes que provocan miedo, inquietud, o preocupación, y las conductas repetitivas para mitigar dicha ansiedad, se denomina TOC y no tiene cura. Tras tomar muestras genéticas de 592 personas diagnosticadas con TOC y 560 personas sanas, se centraron en 600 genes específicos posiblemente relacionados con el TOC y, en algunos casos, con el autismo.

Finalmente, se aislaron los cuatro genes que eran diferentes en aquellas personas con TOC, anteriormente ya identificados como importantes en la creación de circuitos cerebrales implicados en la construcción de enlaces entre las regiones del tálamo, el cuerpo estriado y la corteza. Uno de los genes identificados (HTR2A) codifica un receptor de serotonina, un neurotransmisor vinculado al desarrollo de ciertos trastornos como la ansiedad, el estrés, ciertas fobias y la depresión.

El hallazgo podrá mejorar la eficacia de los fármacos para reducir los efectos del TOC, como los que incrementa los niveles de serotonina en el organismo.

Una investigación, realizada por el bioquímico Colin Sharpe y colegas en la Universidad de Portsmouth, y que se publica en PLoS One, ha identificado por primera vez los genes que determinan al complejidad de un animal, es decir, los genes que por ejemplo diferencian a los seres humanos de las moscas de la fruta.

En el estudio se analizaron grandes cantidades de datos de los genomas de nueve animales (de humanos y monos macacos a gusanos de nematodos y la mosca de la fruta) y calcularon la diversidad de cada uno a nivel genético. Según explica Colin Sharpe:

Una medida común de la complejidad es el número de diferentes tipos de células en un animal, pero poco se sabe acerca de cómo se logra la complejidad a nivel genético. El número total de genes en un genoma no es un conductor, este valor varía sólo ligeramente en organismos multicelulares, por lo que buscamos otros factores.

Lo que se halló en el estudio es que un pequeño número de proteínas eran mejores en la interacción con otras proteínas y con la cromatina, la forma envasada de ADN en el núcleo de la célula:

Estas proteínas parecen ser excelentes candidatos para lo que está detrás de los niveles enormemente variados de complejidad en los animales. Esperábamos identificar genes que interactuaran directamente con el ADN para regular otros genes, pero no fue así, sino que identificamos genes que interactuaban con la cromatina. Nuestros resultados sugieren que el aumento de la capacidad de ciertas proteínas para interactuar entre sí para regular la organización dinámica de la cromatina en el núcleo es un componente de la complejidad animal.

El erforzar las defensas naturales de nuestro organismo, como los linfocitos T, un tipo de glóbulos blancos, a fin de que puedan localizar y destruir las células cancerosas, es el funciona el tratamiento de la inmunoterapia contra algunos tipos de tumores. Sin embargo, llevar a cabo este tratamiento acarrea no pocas dificultades.

Por ejemplo, es difícil saber si el tratamiento está siendo efectivo (si no lo es, el cáncer podría volverse más resistente o extenderse). Sin embargo, gracias a CRISPR, ahora el tratamiento sí que podría ser más fácil de llevar a cabo gracias a la identificación de los genes que intervienen en el mecanismo de eliminación de los tumores midiante linfocitos T.

Identificando más de cien genes

Un equipo de investigadores del Instituto Nacional del Cáncer (INC), en Estados Unidos, coordinados por Nicholas P. Restifo, un experto en inmunología de esta institución, ha presentado en la revista Nature las conclusiones de un amplio estudio en el que se identifican más de cien genes que intervienen en el mecanismo que facilita la eliminación de los tumores mediante el uso de los citados linfocitos T.

Para ello, se usó la tecnología de edición genética denominada CRISPR que les ha permitido "apagar" consecutivamente ciertos genes en unas células de melanoma. Se examinaron los perfiles genéticos de 11.000 individuos recogidos en el Atlas del Genoma del Cáncer. Según explica Shashank Patel, uno de los expertos en Ciencias biomédicas del INC que ha participado en este trabajo:

Los resultados muestran que en el éxito de este tratamiento contra el cáncer juegan un papel clave muchos genes, bastantes más de los que esperábamos en un primer momento.

Si los genes que se describen en este estudio quedan validados en pruebas clínicas, se avanzará excepcionalmente en esta clase de tratamientos. Según Restifo:

Si finalmente logramos entender los mecanismos que intervienen en la resistencia a la inmunoterapia seremos capaces de desarrollar nuevas tácticas para combatir la enfermedad. De hecho, en el futuro, este hallazgo podría acelerar el desarrollo de fármacos que impidan a las células tumorales emplear sus mecanismos de escape y, de ese modo, ayudar a que los pacientes experimenten una respuesta completamente satisfactoria.

En el origen del CRISPR está el científico español Francis Mojica, que descubrió en el ADN de unos microbios en las salinas de Santa Pola (Alicante) unas secuencias que ejercían de defensa contra los virus.