Construyendo un tomate

Vas al mercado, compras un kilo de arroz, una barra de pan y un melón y te preguntas: ¿de dónde han salido el arroz, la harina y el melón? De los campos de cultivo, por supuesto. ¿De dónde sino? Pero vayamos un poco más hacia atrás. ¿De dónde han salido las semillas, las variedades que se plantaron para conseguir el arroz, el pan y el melón? La respuesta a esta pregunta es mucho más desconocida. Si uno no ha estudiado el asunto puede tener una idea intuitiva y vaga de que el arroz, el trigo y el melón deben existir en la naturaleza y que alguien los ha recogido y los ha plantado. Esta es una respuesta común, pero profundamente equivocada.

Las especies que comemos no son «naturales», son domesticadas

En la naturaleza no hay melones, ni tomates, ni arroz, ni trigo como los que utilizamos en agricultura. Del mismo modo que no hay perros. En la naturaleza hay lobos, el perro es el resultado de un proceso de domesticación que ha modificado la estructura genética del lobo. El tomate, el arroz, el trigo y todos los demás cultivos también han surgido por un proceso de domesticación. En la naturaleza los tomates tienen menos de 1,5 centímetros de diámetro, los plátanos tienen tantas semillas como las chirimoyas y el trigo pierde sus granos antes de poder ser recolectado.

Hay profesiones más y menos desconocidas, pero una de las menos conocidas debe de ser la del mejorador genético ¿Sabes a qué se dedica un mejorador genético? Seguramente no, pero los mejoradores son los creadores de las sandías sin semillas, de los kiwis amarillos y de la práctica totalidad de las variedades de alimentos que has consumido desde que naciste. Resulta notable que tras 20 años de debates sobre los dichosos transgénicos, casi nadie sepa todavía cómo se crean las variedades de alimentos que compra en el supermercado. Esto es un debate estéril, un debate que no nos ha llevado a ninguna parte porque hemos perdido una preciosa oportunidad de aprender cómo funciona nuestro mundo, y no me refiero tan sólo al mundo moderno, sino también al prehistórico.

El debate sobre los transgénicos ha sido estéril, no ha servido para aprender como funciona la agricultura

Se puede estar de acuerdo o en desacuerdo con una política concreta, pero lo que no tiene sentido es pasarse 20 años discutiendo sobre un tema sin llegar a aprender lo más mínimo sobre el mismo. Discutir sobre transgénicos sin saber qué hace un mejorador genético es como discutir sobre la disposición de los cilindros en los motores de gasolina sin saber qué es un ingeniero mecánico. Legislar sobre temas tecnológicos sin tener ni idea de cómo funciona la tecnología es una receta para el desastre.

Hemos construido una civilización global que depende de forma crucial y profunda de la ciencia y la tecnología. Además, hemos conseguido que casi todo el mundo desconozca la ciencia y la tecnología. Esto es una receta para el desastre. Puede que nos hayamos escapado de momento, pero más pronto o más tarde, esta explosiva mezcla de ignorancia y poder nos va a saltar en la cara. Carl Sagan. El mundo y sus demonios.

Para explicar estos asuntos vamos a utilizar el ejemplo del tomate. Podríamos utilizar el trigo o el arroz, pero el tomate es también un ejemplo representativo del resto de los cultivos y, además, el tomate ha sido uno de los temas de investigación en el que he tenido el privilegio de trabajar, junto a un excelente equipo de investigadores, durante los últimos 14 años.

Agricultura y civilización

La civilización surgió con la agricultura

Veremos que la historia de las especies cultivadas tiene tres hilos entrelazados que merece la pena explorar: la evolución biológica de las propias especies, la evolución de nuestros métodos de selección de nuestras variedades preferidas y el impacto de los nuevos alimentos creados sobre las sociedades humanas. ¿Por dónde empezar pues? En Mesopotamia, hace unos 10.000 años. Es allí donde comienzan la agricultura y la historia, y ambos hechos están profundamente relacionados. Tenemos evidencias arqueológicas que indican que hace unos 10.000 años los cazadores recolectores que vivían en Mesopotamia comenzaron a cultivar diversas especies, entre ellas cebada y trigo. Al principio, el cultivo era muy primitivo y se limitaba prácticamente a cuidar las plantas que nacían cerca de sus moradas o a sembrar las semillas de lo que consumían. Poco a poco fueron mejorando las técnicas de cultivo y hace unos 7.000 años se crearon sistemas complejos de regadío. Este evento, y no otro, es la causa del inicio de la historia humana. Los nuevos sistemas de cultivo intensivo crearon una gran abundancia de alimentos que debían ser almacenados en graneros. Alrededor de estos graneros se organizaron los primeros poblados humanos. A medida que los sistemas de cultivo se fueron mejorando, la disponibilidad de alimentos aumentó y los poblados se convirtieron en protociudades y éstas en ciudades. Las ciudades requerían de una tecnología capaz de registrar los negocios, los préstamos y las deudas, para ello se inventaron la escritura y las matemáticas. El resto, cómo se suele decir, es historia.

Desde Mesopotamia el invento agrícola se exportó a Egipto y Grecia por el este y hasta la India por el oeste. A media que la nueva tecnología llegó a las distintas regiones la historia se repitió una y otra vez, surgieron las ciudades y los imperios. En otros lugares la agricultura se inventó independientemente y así surgieron los imperios del arroz en China, del maíz en México y de la patata en Perú.

Imperios del trigo y la cebada (Mesopotamia), del arroz (China), del maíz (Mesoamérica) y de la patata (región Andina).

¿Qué tiene que ver todo esto con lo que comemos? Mucho. No es sólo que la civilización dependa de los alimentos que producimos, sino que las propias especies cultivadas tuvieron que ser creadas antes de que pudiesen levantarse los imperios. No fue sólo cuestión de inventar el regadío. Puede resultar extraño pensar en los humanos prehistóricos como biotecnólogos, pero esto es lo que hicieron. Durante este tiempo crearon numerosas nuevas especies, las especies en las que se basa nuestra civilización. Crearon perros, gatos, cabras, ovejas, vacas, gallinas, trigo, maíz, arroz, cebada, lentejas y cualquier otra cosa que puedas imaginar. Ninguna de estas especies existe en la naturaleza ¿Cómo lo hicieron? Seleccionando los mutantes y las variedades genéticas que más les gustaban en cada generación en un lento proceso que duró milenios. A este proceso se le denomina domesticación.

Historia y genética

Pero volvamos al tomate. ¿Tenemos evidencias arqueológicas de cómo transcurrió este proceso? Por desgracia no. No quedan ni semillas, ni frutos antiguos, ni tan siquiera dibujos de tomates antiguos. Las primeras referencias históricas al tomate las realizaron los cronistas españoles cuando llegaron a América y describieron sus riquezas. En aquella época, el tomate ya era un cultivo firmemente establecido, aunque secundario. Al parecer se utilizaba sólo para hacer salsas.

Vavílov, el héroe desconocido, el Galileo soviético

No tenemos ni documentos históricos ni artefactos arqueológicos para ayudarnos a dilucidar la historia temprana del tomate. ¿Hemos perdido entonces esta parte de la historia? No, a nuestro rescate acude el fundador de la mejora vegetal, Nikolái Ivánovich Vavílov. Vavílov ejerció como investigador a principios de siglo XX y estaba fascinado con la diversidad vegetal. Recorrió el planeta en expediciones dignas de Indiana Jones buscando variedades exóticas de las distintas especies cultivadas y de regreso en Rusia almacenó, catalogó y estudió estas colecciones en grandes bancos. Vavílov fue el creador de los bancos de germoplasma. Pero su afán no era el de un mero coleccionista.  Vavílov había nacido en una Rusia azotada por las hambrunas y su obsesión fue luchar contra ellas mejorando las variedades cultivadas para que la producción no estuviese al albur de las plagas y las enfermedades vegetales. Fue él quien creó la figura del mejorador al interiorizar los principios de la genética que acababan de ser redescubiertos en 1900. Vavílov se dio cuenta de que la diversidad biológica era un tesoro a proteger y a explorar puesto que encerraba genes que podían ser utilizados siguiendo las leyes de la genética para mejorar los cultivos.

La diversidad biológica es un tesoro

Por si todas estas aportaciones no fuesen suficientes, Vavílov descubrió en sus viajes un hecho muy notable. La diversidad de las especies cultivadas no estaba distribuida en todo el mundo uniformemente. Había lugares mucho más ricos que otros y estos lugares coincidían con las regiones habitadas por las especies silvestres relacionadas con las especies cultivadas. Por ejemplo, Mesopotamia para el trigo y China para el arroz. A estos lugares les denominó centros primarios de diversidad. En el caso del tomate este centro primario de diversidad se encuentra en Perú y Ecuador. Allí conviven los tomates domesticados, los semidomesticados y los silvestres. La especie cultivada se denomina Solanum lycopersicum y la silvestre Solanum pimpinellifolium y son análogas al perro y al lobo. La primera deriva de la segunda mediante un proceso de domesticación.

La diversidad de las poblaciones actuales de cualquier especie, por ejemplo las poblaciones de los seres humanos, tiene una estructura debida a la historia. Por ejemplo, la población americana humana es una mezcla de las poblaciones europeas con las poblaciones nativas americanas y la población asiática está relacionada indirectamente con la americana puesto que América fue colonizada desde el norte de Asia. Podemos utilizar esta relación entre la estructura genética de las poblaciones actuales y la historia de las mismas para deducir la historia a partir de los individuos modernos. Por lo tanto, el estudio de los tomates actuales nos dará pistas sobre la historia de la domesticación del tomate y, esta historia, veremos que está relacionada con la historia de las propias civilizaciones que lo domesticaron.

Historia del tomate

El tomate se domesticó en Perú y Ecuador modificando su genética

Podemos recoger muestras de tomate actual y estudiar cómo de parecidas o de distintas son entre sí. Utilizando un análisis estadístico denominado ACP podemos representar estas similitudes en gráficos bidimensionales. En esta representación cada punto representa una planta de tomate y la distancia entre ellos tiene que ver con su diferenciación genética. Dos puntos muy cercanos se corresponderán con dos tomates muy similares y viceversa. Podéis consultar los detalles técnicos en los artículos originales.

En esta representación de la estructura genética del tomate se ve claramente que los puntos no están distribuidos al azar sino que forman agrupaciones claras. A la izquierda, en verde, se encuentran los puntos que se corresponden a las plantas de la especie silvestre. A la derecha encontramos, en morado, azul y verde, los que se corresponden a las plantas semidomesticadas y, por último, a la derecha del todo, en rojo, los tomates tradicionales. Para construir este gráfico no hemos tenido en cuenta nada más que el resultado del análisis genético que habíamos hecho, pero, como ya hemos discutido, el estudio de la genética de las plantas actuales refleja la historia del tomate. Veamos ahora qué características tienen las plantas que encontramos en cada uno de estos grupos.

La especie silvestre, Solanum pimpinellifolium, habita las regiones costeras de Perú y Ecuador. Es una especie silvestre, es decir, vive sin necesidad de que el ser humano la cultive o modifique los ecosistemas que habita. Es un arbusto de flores, frutos y hojas pequeños. Concretamente, sus frutos rojos tienen un tamaño menor de 1.5 cm de diámetro. Dado que estas es la única especie de tomate que podríamos considerar “natural”. Ninguno de nosotros ha comido nunca frutos “naturales” de tomate. Los frutos grandes, veremos, aparecen en las variedades tradicionales de tomate, variedades que están genéticamente muy alejadas de la especie silvestre, es decir, que han sido genéticamente modificadas por la selección artificial.

El siguiente paso en la evolución del tomate es el que he denominado en el gráfico “semidomesticado”. Este es un grupo heterogéneo que incluye malas hierbas, tomates advenedizos que aparecen en los patios de las casas y tomates vendidos en mercados por parte de pequeños agricultores en Perú y Ecuador. Tras la llegada del ser humano a la región andina la especie silvestre se adaptó a su nuevo compañero. Se adaptó, por ejemplo, a crecer en ambientes modificados por los seres humanos como lindes de los caminos, basurales o terrenos de cultivo. Este es un patrón de domesticación muy común. Antes de que los seres humanos inicien la domesticación las plantas y los animales se acercan a los seres humanos. Es el caso, por ejemplo, de los gatos. Los gatos silvestres capaces de acercarse a los seres humanos para aprovechar los ratones que habitaban los graneros fueron los gatos que acabaron siendo domesticados.

En el caso del tomate, las malas hierbas que aparecían en los jardines de las casas tenían frutos jugosos y rojos de unos tres centímetros de diámetro, por lo que fueron apreciadas y seleccionadas por los habitantes de las mismas. Esta selección artificial constituye la base de la domesticación y con el tiempo esta selección artificial condujo a frutos cada vez mayores y de formas más variadas.

Esta selección de frutos mayores se hizo seleccionando varios mutantes genéticos de fruto grande. En la siguiente figura podéis ver como cambia, en tres genes relacionados con el desarrollo del fruto la proporción de la versión mutante cultivada y la silvestre. Tal y como se puede apreciar en el gráfico, ya en las primeras etapas de la domesticación en Perú y Ecuador la manipulación genética es clara. Las nuevas versiones de los genes aumentan claramente su frecuencia en estas poblaciones ancestrales contribuyendo decisivamente al aumento del tamaño del fruto. Los mejoradores antiguos no sabían que estaban haciendo mejora y manipulación genética, pero eso es exactamente lo que estaban haciendo.

El tamaño grande de fruto es un carácter muy atractivo para nosotros, pero no para las plantas. Los frutos grandes no pueden mantenerse en plantas silvestres no modificadas genéticamente. Las plantas hacen los frutos para distribuir sus semillas y ponen en ellos la mínima cantidad de carne como para hacerlos atractivos. Los frutos grandes y carnosos a los que estamos acostumbrados son monstruos excesivos nacidos por la intervención de los seres humanos. En la naturaleza no hay tomates de fruto mayor a 1.5 cm o cereales que mantienen el grano pegado una vez maduro. Los cereales naturales no necesitan trillo.

Una vez creados estos frutos, el tomate pasó a ser una especie domesticada, cultivada y útil que suscitó el interés de los antiguos habitantes de Sudamérica lo suficiente como para comerciar con ella. Y esto nos lleva al siguiente paso en la evolución, la migración desde la zona andina a Mesoamérica (Centroamérica y México). Alguien, mucho antes de la llegada de los españoles, llevó algunas semillas de tomate hacia el norte y el cultivo se estableció en Mesoamérica. Por desgracia, los antiguos mejoradores no sabían genética y cometieron un error fatal que todavía estamos pagando. Al llevarse las semillas para establecer la población Mesoamericana, se llevaron sólo un puñadito de semillas de la región del norte de Perú. ¿Cómo lo sabemos? Por el efecto que tuvo esta migración en la diversidad genética del tomate. Los tomates que los agricultores de Perú y Ecuador habían creado tenían la misma diversidad que la especie silvestre, porque estaban en contacto con ella y se cruzaban habitualmente. Pero a México se llevaron una parte muy pequeña de la diversidad, sólo algunos de los tomates que les resultaron atractivos. Esto hizo que los tomates Mesoamericanos, y como veremos, los del resto del mundo, tengan todavía a día de hoy una diversidad genética muy reducida. A este efecto de disminución de la diversidad por una severa reducción en el número de individuos se le denomina cuello de botella y es el motivo principal por el que las regiones de origen de los cultivos tienen una alta diversidad mientras que el resto suele tener una diversidad mucho más reducida, tal y como observó Vavílov.

La selección artificial llevada a cabo en Mesoamérica aumentó el tamaño del tomate hasta el tamaño que consideraríamos normal. Después de este cambio poco más sucedió hasta la llegada de los españoles a América. Podríamos considerar esta llegada como una primera globalización, por primera vez el mundo estaba conectado comercialmente. Esta globalización tuvo un impacto gigantesco sobre el mundo biológico. Los españoles además de robar algunas bagatelas, como el oro americano, trajeron desde América otras riquezas mucho más importantes: la patata y el maíz. Dos cultivos que se convertirían en las bases de la alimentación junto al trigo y el arroz. Y además, trajeron otros cultivos secundarios, pero muy placenteros, como el tomate o el chocolate. El tomate nunca fue un cultivo importante, ni siquiera en su región de origen, en la que se utilizaba principalmente para la elaboración de salsas. Además de estas especies útiles para los seres humanos, otras muchas cruzaron el Atlántico por su cuenta y riesgo. Algunos de estos seres, con el virus de la viruela a la cabeza, cabalgaron junto a los soldados españoles matando a una inmensa cantidad de americanos. A cambio, la sífilis hizo el viaje de vuelta.

Tomate y cultura

El tomate se popularizó recientemente

El tomate no se convirtió en un cultivo popular hasta muy recientemente. El tomate pertenece al grupo de las solanáceas, lo cual lo convirtió en culpable por asociación. Las solanáceas tenían bastante mala fama en Europa debido a que algunas de sus integrantes son plantas muy tóxicas como la belladona o la Mandrágora. Esto hizo que el cultivo del tomate no se hiciese popular de la noche a la mañana. De hecho, su cultivo no se popularizó hasta finales del siglo XIX, en gran parte de mano de la invención del kétchup por parte de Henry J. Heinz en 1876. En el google ngram se puede seguir la evolución de la popularidad del tomate en la cultura anglosajona comparando la frecuencia de aparición de las palabras tomato y potato en los textos digitalizados por google.

Resulta notable cómo la popularidad de las palabras relacionadas con la comida aumenta en los periodos de guerra. Wheat (trigo), corn (maíz) y potato (patata) son las principales fuentes de energía de los angloparlantes y se acuerdan de ellas especialmente cuando el hambre azuza. Este hecho sociológico puede que tenga bastante que ver con el estéril debate sobre los transgénicos.

Vavílov, fundador de la mejora

La realidad no se pliega a la política, algunos héroes tampoco

La llegada del siglo XX comenzó en biología con una revolución. En 1900 se redescubrieron las leyes de Mendel, un avance ignorado durante 35 años. La herencia biológica puede descomponerse en paquetes discretos que llamamos genes y la herencia de estos genes sigue unas reglas sencillas que nos permiten diseñar cruzamientos para obtener individuos con características deseables. El primero en darse cuenta de la utilidad práctica de la genética mendeliana en la mejora de las variedades vegetales fue el gran Vavílov. La genética le llevó a dos conclusiones fundamentales: es imprescindible de tener un material de partida diverso para poder localizar genes de interés y ese material debe ser combinado utilizando las leyes de la genética para unir genes útiles presentes en distintas variedades. Estas son las bases de la mejora genética moderna.

Una vez obtenido el material vegetal, su prioridad fue utilizar esa diversidad genética para mejorar las variedades rusas realizando cruzamientos diseñados con las leyes mendelianas en mente. Vavilov era un gran científico y sus aportaciones sentaron la bases de la alimentación del siglo XX, pero en su camino se cruzó un animal político despiadado Trofim Lysenko.

Lysenko, héroe popular, ignorante y asesino.

La recompensa para Vavílov y sus colaboradores fue la condena a muerte. Algunos, los que tuvieron suerte, murieron frente al pelotón de fusilamiento. Vavílov murió de hambre tras años de torturas en una oscura cárcel rusa desaparecido para su familia. Su delito fue doble. Por un lado, afirmó que la genética determina en parte los caracteres. La ciencia rusa debía concluir que la genética es irrelevante, puesto que el pueblo debe poder conseguir lo que se proponga y la genética no debe ser un obstáculo para cultivar trigo en Siberia. Además, Vavílov había estudiado, se había formado en la Universidad, lo que lo convertía en alguien sospechoso, un burgués. Su opositor, Lysenko, era un verdadero héroe del pueblo puesto que no había sido contaminado por los estudios universitarios. Es el pueblo y no el conocimiento burgués quien debe dictar cuál es la realidad. Lysenko tenía la gran ventaja de no tener ni idea de lo que estaba hablando. Esta es una historia terrible, pero lo que más me inquieta son ciertos discursos contemporáneos que me recuerdan demasiado a estos delirios anticientíficos. A pesar de Stalin, Lysenko y del resto de miembros del partido la realidad se impuso. La agricultura soviética quedó relegada frente a la occidental, que sí atendió a las enseñanzas de Vavílov. Este parece ser que fue uno de los aspectos determinantes de la caída final del imperio soviético.

El siglo XX, la mejora moderna

La genética ha permitido en el siglo XX mejorar mucho las especies cultivadas

En Estados Unidos, tanto los gobernantes como las empresas crearon programas de mejora para obtener nuevas variedades más productivas y de mayor calidad. Y esta ha sido la tecnología que mediante un esfuerzo sostenido ha ido dando lugar a nuevas variedades que han alimentado el mundo durante el siglo XX y XXI. La estrategia ha sido siempre seguir las líneas maestras dictadas por Vavílov. Buscar genes de interés en las variedades tradicionales o en las especies silvestres. Una vez encontrados estos genes cruzar y hacer una selección del gen de interés, pero manteniendo el resto de características deseables de las variedades comerciales.

El resultado ha sido una gran serie de variedades más resistentes a las enfermedades, más productivas y con frutos de mayor durabilidad. El impacto genético de esta mejora genética continua ha sido notable. Grandes fragmentos de las especies silvestres originales, en el caso del tomate, de S. pimpinellifolium, han sido introducidos en las variedades modernas lo cual ha hecho aumentar la diversidad genética, además de la calidad de los cultivos. Los tomates crecidos desde los años 50 poco tienen que ver con los crecidos antes del siglo XX. Resulta irónico que cuando uno intenta hacer un estudio sobre variedades tradicionales, el primer paso sea eliminar este material mejorado de lo que los agricultores insisten en llamar tradicional. Para un agricultor una variedad de hace 30 o 40 años es tradicional, cuando en realidad incluye todo tipo de mejoras acumuladas desde el principio del siglo XX.

Aunque he contado el caso del tomate podría haber hablado del trigo, el maíz, el melón o casi cualquier otra especie cultivada. El esquema general en todas es el mismo. Domesticación, exportación al resto del mundo, variedades tradicionales, bancos de germoplasma y mejora moderna en el siglo XX.

Transgénicos

Transgénicos, el debate estéril

¿Qué tienen que ver transgénicos en todo esto? Poco. Vavílov no creó transgénicos ni nadie ha creado ninguna variedad comercial de tomate utilizando transgénicos. Las variedades se crean, principalmente, mediante genética mendeliana, es decir realizando cruces. Estos cruces, como ya hemos visto, nos permiten introducir genes de interés de una variedad en otra. El problema de este método es que es bastante tosco. Junto al gen de interés se suelen introducir regiones gigantescas, que incluyen cientos o miles de genes de efectos desconocidos, en las nuevas variedades.

La mejora genética durante el siglo XX ha introducido numerosas regiones genómicas, con miles de genes, en los tomates cultivados. Estas regiones provienen de especies silvestres. Ninguna ha sido introducida mediante transgénesis. De haberlo sido no incluirían miles de genes sino uno solo. Estas regiones aportan las ventajas de los tomates modernos, como, por ejemplo, resistencia a enfermedades víricas y fúngicas.

La transgénesis es una técnica de ingeniería genética que permite introducir sólo el gen de interés creando una nueva variedad de un modo mucho más preciso y controlado. Por qué es más problemático introducir un gen de efecto conocido que cientos desconocidos es algo que se me escapa. La única respuesta que me viene a la cabeza es que se ignora cómo se crean las variedades convencionales no transgénicas.

Pero el furor contra los transgénicos es más absurdo todavía. Imaginemos que inicio una campaña contra los destornilladores cromados y pido un boicot contra los muebles hechos con destornilladores cromados. Evidentemente sería una campaña absurda. Los muebles no deben ser juzgados por las herramientas con los que han sido fabricados sino por sus resultados finales. Por su comodidad, por su precio y por su impacto sobre el medio ambiente y la sociedad. La transgénesis es una herramienta, por lo que distinguir las variedades por cómo se han generado resulta absurdo. Es perfectamente plausible generar dos variedades exactamente idénticas, tan idénticas como dos gemelos idénticos, una mediante transgénesis y otra por cualquier otro método. En este caso la variedad transgénica no se podrá comercializar en Europa, pero la otra la podremos vender sin problemas, a pesar de ser completamente idénticas.

Los tomates modernos están malos

Otro aspecto que puede resultar irónico al lector es que yo afirme que los tomates modernos son tomates de calidad cuando cualquiera aprende, tras una visita al supermercado, que los tomates de hoy en día están malísimos. Esto es un hecho que nadie discute, aunque habría mucho que decir sobre cómo cambian los gustos culinarios con el tiempo y la geografía. Al fin y al cabo los gustos son bastante subjetivos. De todos modos, el consenso, en el que me incluyo, parece ser que los tomates comercializados en los supermercados están malos. ¿Por qué? La respuesta a esta pregunta es compleja, pero el motivo principal es económico. ¿Qué pide el consumidor? Ante todo que el tomate sea barato. Se pueden comprar tomates de gran calidad hoy en día, tomates que se cultivan para los gurmets, pero que no son baratos. El grueso de las variedades se han mejorado para obtener producciones enormes y esto se ha conseguido. Las variedades modernas son resistentes a enfermedades, dan muchos frutos por planta, son uniformes, tanto en el calibre del fruto como en los tiempos de floración y maduración y pueden colectarse verdes y ser vendidas semanas después. Todas estas características hacen que su producción sea mucho más barata.

Otra exigencia del consumidor es que la fruta y la verdura tengan una apariencia impecable y esto también se ha conseguido. Las variedades modernas de tomate no se agrietan como las tradicionales y aguantan mucho, tanto en el supermercado como en la nevera. Lo que nadie ha intentado mejorar en el pasado es el sabor. ¿Por qué? Porque la mejora es costosa y sólo se hace para satisfacer al consumidor y su principal exigencia ha sido que la comida sea barata y bonita. El sabor no ha sido una prioridad. Hoy en día, tenemos mercados más exigentes y el sabor se ha incorporado como un requisito de los nuevos programas de mejora, pero se necesitarán años de trabajo, para crear tomates buenos que sigan siendo bonitos y baratos.

Agricultura y ecología

La producción de alimentos es uno de los principales impactos ecológicos

Otra aspecto negativo de las variedades modernas que pocos suelen criticar son sus altos requerimientos de agua, tierra y fertilizantes. Este debería ser el principal objetivo de mejora. Un objetivo en el que, por desgracia, casi nadie trabaja. La producción de alimentos en general, y la agricultura en particular, son una de las actividades con un mayor impacto ecológico. Me hace gracia que la gente vaya al campo a disfrutar de los paisajes “naturales” cuando no queda casi nada que no esté severamente impactado por la agricultura. Un paisaje de cerezos en flor no es un paisaje natural, es un paisaje artificial. Y el impacto no es solamente paisajístico, lo que cada uno considera bello es hasta cierto punto subjetivo. El principal problema es que el nivel de consumo de recursos ecológicos es completamente insostenible. El riego está acabando con el agua dulce en la mayor parte de la Tierra y los fertilizantes están destruyendo el aguda dulce restante, por la eutrofización y por las enormes regiones muertas.

Estos problemas son, en parte, debido a las nuevas variedades altamente productivas creadas desde los años 50. Estas son las variedades que permitieron la revolución verde y gracias a ellas hemos podido mantener un aumento completamente insostenible de la población humana. Pero el precio ecológico que estamos pagando es alto. Estas variedades son como un Fórmula 1, producen muchísimo, pero consumen muchísimo. La Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura es una de las pocas voces que insta a establecer nuevos programas de mejora. Necesitamos nuevas variedades capaces de mantener la producción o de aumentarla, pero que no necesiten tanta agua y tantos fertilizantes.

¿Queremos solucionar el problema y aprender o mantenernos en posiciónes ideológicas enrocadas?

Mientras tanto, seguimos realizando debates absurdos sobre detalles técnicos. Querría confiar en que las cosas acabarán bien a pesar de todo. No sé si lo harán, pero lo que sí sé, es que de hacerlo, la solución no se basará en la ignorancia sino en el conocimiento. El tomate, como el iphone, es un producto tecnológico, y como cualquier otro producto cultural refleja las necesidades, los deseos y la historia de las sociedades que lo han construido.

Para saber más

Esta entrada recoge el material de la charla «El tomate mecánico» que preparé para el Escépticos en el pub.

Muchas de las ideas sobre la relación entre la agricultura, la ganadería y el inicio de la historia están recogidas en dos excelentes libros: Armas, gérmenes y acero y Why the west rules, for now.

Domesticated es un gran libro sobre la domesticación de las especies animales.

The murder of Nikolai Vavilov relata la vida, el trabajo científico y la muerte de Vavílov.

Deconstruyendo «Semillas de libertad»

Me había prometido a mí mismo no hablar en el blog sobre semillas y mejora genética. Hay mucha información (y desinformación) en la red sobre el tema. Pero me temo que voy a faltar a mi promesa. Además, esta no es una entrada que siga el formato habitual, está escrita como una contestación y es parte de una discusión que no me interesa demasiado. Acabo de ver un documental, que me ha llegado via facebook, que me ha molestado. Me molestan las medias verdades, las opiniones sin pruebas y las mentiras. En este documental hay mucho de todo esto. “Semillas de libertad”.

En primer lugar debo avisar que trabajo en un Instituto que posee uno de los bancos de germoplasma más grandes de España. Mi trabajo gira alrededor de la conservación de la biodiversidad agrícola. Soy además un experto en el proceso de domesticación del tomate y en cómo ha evolucionado su diversidad a lo largo del tiempo. Mi trabajo consiste en generar herramientas que ayuden a la conservación y el uso de la biodiversidad agrícola. Somos los herederos de la biodiversidad y debemos protegerla. No creo que debamos protegerla porque sea sagrada, sino por su utilidad. Creo además que es una riqueza que pertenece a la humanidad, no a unos pocos.

Una aclaración importante antes de comenzar. En general utilizan el término Modificado Genéticamente (MG) como sinónimo de modificación genética. No lo es. Los OMG cubren una pequeña parte de las variedades generadas anualmente. La mayor parte del resto de variedades son producidas por los mejoradores genéticos por otros medios biotecnológicos. Esto es algo que ha venido sucediendo en los últimos 10000 años y que se ha acelerado en los últimos 100. Esta aceleración es debida a Mendel, no a Monsanto.

0:51. Las semillas son sagradas. Esta es una posición que no tiene que ver con el conocimiento o el desconocimiento, es una actitud política y moral. Es respetable que alguien crea que son sagradas y que no deben ser utilizadas sin el debido respeto. Pero si esta es la posición de partida, una posición que no tiene que ver con el conocimiento sino con los valores personales, debe hacerse explícita y no intentar racionalizarla con afirmaciones sobre cómo es el mundo. No están hablando sobre cómo son las cosas sino sobre cómo les gustaría que fuesen, esta es una diferencia fundamental. Hay quien considera que las semillas son sagradas, otros consideramos que son útiles. Ninguna de estas consideraciones morales son, en principio, problemáticas. El conflicto surge cuando los que las consideran sagradas pretenden, por una lado que se dejen de desarrollar nuevas variedades, mientras que se quejan de que no pueden usar las que son desarrolladas porque son demasiado caras.

5:08. Vandana Shiva (VS). Dice que los agricultores han sido muy inteligentes al crear la diversidad. Esto no es cierto. Los agricultores sabían tanto sobre selección natural como la que sabe alguien que está muriendo por la peste mientras contribuye a que desaparezcan los genes de susceptibilidad a la enfermedad. La selección ocurre independientemente de que quien está sometido a ella lo sepa o no.

5:20. (VS). No es cierto que las variedades tradicionales tengan la mejor calidad. Depende de que medida utilices para medir la calidad. Algunas variedades tienen una gran calidad organoléptica, están muy buenas, si se cultivan en las condiciones adecuadas. Estas condiciones exigen, entre otras cosas, una producción pequeña y un ciclo de comercialización corto (los frutos se estropean enseguida). Esto es completamente incompatible con alimentar ciudades. Necesitamos mucha producción porque somos muchos y necesitamos ciclos de comercialización suficientemente largos como para poder transportar los alimentos desde los lugares en los que se producen eficientemente a los consumidores en las grandes ciudades. La mayoría ya no vivimos en granjas.
Además, la calidad puede medirse por otros parámetros que no son el mero sabor. Cantidad de producción y precio. Hoy siguen habiendo tomates con un gran sabor, pero valen más de 6 euros el kilo. ¿A quién queremos alimentar? ¿A los ricos o a la mayoría de la población? Y estos precios no son arbitrarios. Es muy difícil aunar una alta producción con un gran sabor. Esto es algo que, ya hemos visto, las variedades tradicionales no consiguen.

5:57. Liz Hosken (LH). Los agricultores antiguos no pretendían aumentar la biodiversidad, de hecho no lo hicieron en muchos casos. Lo que pretendían era comer. Si como efecto secundario de la adaptación de las plantas a las condiciones de cultivo a los gustos locales se aumentaba la diversidad genética o morfológica, perfecto, pero el agricultor no era consciente de ello.
De hecho una constante en la domesticación de las plantas cultivadas es una brutal reducción de la diversidad una vez el cultivo se hace popular. Lo contrario es la excepción, no la regla. A principio del proceso las plantas se domestican en la zona en las que viven sus parientes silvestres: arroz en China, patata en Perú y Ecuador, trigo en Mesopotamia, maíz en Mesoamérica, etc. En ese lugar la diversidad suele ser muy grande porque las plantas semidomesticadas y domesticadas siguen cruzándose con sus parientes silvestres que viven en la misma región. Pero cuando las plantas se exportan a un nuevo lugar, la diversidad cae en picado por un fenómeno denominado cuello de botella genético. De la región de origen se exporta un número reducido de plantas, que llevan consigo una diversidad genética reducida. Esto fue descrito por Nicolai Vavilov, el Galileo soviético, el fundador del estudio y del uso de la diversidad agrícola para mejorar las variedades actuales. Además, el cuello de botella no está restringido a las plantas. Sucede en el tomate, lo podéis ver en mis últimas publicaciones científicas, pero también ha sucedido en los seres humanos por haber emigrado de África.
El resultado es que las variedades cultivadas tradicionales suelen tener una diversidad genética muy baja, aunque su diversidad morfológica sea alta. En distintos lugares se seleccionan tomates con formas variadas, por eso la diversidad morfológica es elevada, pero la diversidad genética subyacente es muy pobre. Las únicas regiones con alta diversidad genética son las regiones de origen de los cultivos. En el caso del tomate la región amazónica de Perú y Ecuador. Una de las principales aportaciones de la mejora genética ha sido justamente recuperar esa diversidad perdida. Este proceso se inició en los años 20 del siglo XX y continúa hoy en día. Todavía no hemos conseguido reintroducir demasiada diversidad, pero las variedades modernas ya son más diversas que las tradicionales. Si os interesa el tema os recomiendo nuestro último artículo sobre el caso del tomate. ¡Basamos nuestras afirmaciones en evidencias!
Existe la percepción de que las variedades modernas son poco diversas, porque sus frutos son muy uniformes. Pero esa uniformidad no es el resultado de la baja diversidad genética, son más diversas, sino de un esfuerzo consciente por parte de los mejoradores. Un objetivo de mejora fundamental es la uniformidad. El agricultor y el consumidor no quieren tomates de distintos calibres y formas, y esto hace que los mejoradores se esfuercen en ocultar la diversidad subyacente, que necesitan para hacer su trabajo. En España no se pueden vender más que melones piel de sapo y Galia, el púlbico acepta el resto. De modo, que cuando se introduce diversidad proveniente de variedades de otros países, el mejorador elimina los caracteres visibles de estas variedades extranjeras antes de poner el nuevo, y más diverso, piel de sapo en el mercado.

7:19. Se habla negativamente de los fertilizantes y es cierto que tienen un impacto ecológico muy negativo. Este es un problema grave que hay que solucionar urgentemente. Pero no es menos cierto, que sin los fertilizantes industriales no se podría mantener el ritmo de producción que se ha conseguido desde los años 50. La revolución verde se basó, en gran parte, en el uso de esos fertilizantes y gracias a ella hemos podido sostener una población humana que, por desgracia, no ha parado de crecer.
Varias personas aparecen diciendo que ellos necesitan fertilizantes, pero que sus padres nunca los necesitaron. Esto es simplemente falso. Ellos no los necesitan, pueden cultivar sin fertilizantes si lo desean. Simplemente obtendrán una producción mucho más pequeña y no podrán alimentar a su familia con la tierra disponible. Si sus padres tenían más tierra y menos familia, en un mundo menos superpoblado, y podían hacer una agricultura menos intensiva la no es por la mejora genética. Los hijos necesitan más producción, el problema no es el uso de los fertilizantes, sino la necesidad de esa producción. Los fertilizantes son la solución al problema de la superpoblación humana no su causa. Eso sí, a la vez que son una condena para el medio ambiente.

9:17. Los agricultores tienen que comprar nueva semilla híbrida para cada temporada. Esto es una gran mentira. Nadie les obliga a comprar estas semillas. En nuestro banco de germoplasma regalamos semilla de miles de variedades tradicionales, pero nadie las quiere. ¿Por qué nadie quiere las variedades tradicionales que son gratuitas y piden las híbridas por las que hay que pagar? Porque las nuevas variedades producen mucho más y son más fáciles de cultivar que las tradicionales. ¿Por qué? Porque los mejoradores han hecho un gran esfuerzo continuado para que así sea. Esta queja, que he oído cientos de veces es ridícula. Imaginad que os digo: «mi madre me regala un coche, pero tiene 30 años, se cae a pedazos y está siempre en el taller. Volvo es maligna porque me obliga a comprar su último modelo que es mucho más seguro y no consume casi gasolina».

9:43. Se ha privatizado el sistema de generación de comida. Estoy completamente de acuerdo. Lo cual tiene sus ventajas y sus desventajas, pero en cualquier caso esto poco tiene que ver con la mejora genética.

10:30. Otra queja habitual. Los pobres granjeros se meten en el negocio de exportar alimentos y, a veces, el negocio les falla. Bienvenidos al mercado. Si pretendes hacer dinero vendiendo en el mercado te arriesgas a que el negocio, a veces, te salga mejor y, a veces, peor. Pasa con la comida y con cualquier otra cosa.

11:47. Otra vez con que hay que comprar las semillas híbridas cada temporada. Yo conduzco un Seat Ibiza que me vendió mi madre hace 10 años por 3000 euros. Ayer volví de casa de mi suegra sin aire acondicionado, pero lo que no hice fue quejarme porque los Volvo nuevos son muy caros. Si quiero un coche de lujo tengo que plantearme si quiero pagar el precio o no. Lo que no tiene sentido es quejarme porque los Volvo son más caros que los Ibiza de 15 años.

14:00. La discusión sobre la propiedad intelectual la voy a dejar. No me gusta hablar sobre temas en las que no soy un experto. Tengo mi opinión, que la protección excesiva impide el desarrollo y que las grandes corporaciones han conseguido una protección excesiva. Pero como no soy un experto esto es una mera opinión y no continuaré con el debate. Lo que no acabo de entender es que tiene que ver esto con Watson y Crick. Crick era un creido y un idiota, pero no era abogado.

14:51. VS dice que las patentes son un problema para la biodiversidad. Estoy de acuerdo, pero no por las razones que da. VS sigue defendiendo a los agricultores que no pueden comprar el último modelo en semillas. Esto ya hemos visto que es absurdo. Lo que sí es problemático es que un exceso de protección crea oligopolios y esto disminuye la competencia.

14:52 Zac Goldsmith (ZG). «Monsanto crea un monopolio al vender el herbicida y la semilla resistente». Esto es, de nuevo, absurdo. No se ha creado un monopolio porque se vendan semillas y herbicida. Uno puede seguir comprando otras semillas o usando sus propias semillas gratuitamente. Un monopolio se crea cuando sólo hay una compañía a la que comprar. Eso sí, si te gustan las semillas de Monsanto, pero no te gusta su precio tienes un problema. Lo mismo pasa con los iphones, pero eso no significa que Apple tenga un monopolio sobre los teléfonos móviles.

16:26 Percy Schmeiser (PS). Plantó semillas resistentes al herbicida de Monsanto porque le gustaba el carácter, pero no pagó por ellas. Las obtuvo de escapes del vecino y las replantó para obtener más semilla. No aparecieron por casualidad en su cosecha. Monsanto le denunció por violar su patente. Podemos discutir si la patente tiene una cobertura excesiva o no, pero lo que no se puede discutir es que que PS tenía una explotación comercial que se beneficiaba de unas semillas creadas por Monsanto que estaban protegidas legalmente.

18:15 LH. «El legado de la genética sobre la agricultura es el control de las grandes corporaciones.» Ante tamaño absurdo no tengo palabras. No es ni falso. Todas las variedades modernas han sido generadas por el esfuerzo continuado de los mejoradores genéticos a lo largo de los últimos 100 años. Se ha conseguido mayor producción, más duración del producto cosechado, resistencia a enfermedades, etc.. Todas las variedades que consumimos habitualmente a unos precios ridículos son el legado de la genética. El control de las grandes corporaciones no es debido a los mejoradores genéticos. Es una tendencia global en todas las industrias: ordenadores, distribuidores de libros y discos, creadores de películas, etc.

19:04. Las plantas con insecticidas generan resistencias en los insectos. Esto se llama selección natural y es algo que ha venido sucediendo desde el principio de los tiempos y que seguirá sucediendo. Ya que al principio del documental han mencionado a Darwin podían estudiar algo de evolución. No es exclusivo del algodón BT ni de ninguna otra variedad. Si pones suficiente comida (grandes campos de apetecibles plantas) debes contar con que alguien (los insectos) vendrán a comérsela. La guerra es inevitable e interminable.

20:14. La biodiversidad ha disminuido. ¿Tienen datos? Mis datos, y en tomate no los hay mejores, indican claramente que la mejora genética ha aumentado la diversidad genética. Si se refieren a la pérdida de diversidad cultural, que yo también discutiría, se debe a la globalización, no a Monsanto.

22:40 ¿Quién impide a los campesinos tener sus propias semillas? ¿Monsanto? Debo volver a recordar que en nuestro Instituto regalamos variedades tradicionales y nadie las quiere. Es simplemente absurdo decir que las grandes corporaciones te impiden sembrar tus semillas, lo único que te impiden es sembrar sus semillas si no les pagas.

23:24. Hay pocas empresas de semillas grandes y esto es un problema. Estoy completamente de acuerdo. Para mantener una competencia saludable se necesitan muchas empresas. Pero esta tendencia preocupante no tiene nada que ver con la mejora genética, ni con la producción de alimentos. Es una consecuencia de la desregularización general.

24:59. Los métodos tradicionales de producción utilizan menos agua, menos tierra y menos recursos que los modernos. ¿Con la misma producción? ¿Dónde están los datos? Los agricultores de Almería y Murcia deben estar idiotas por no cambiarse de método y seguir gastándose una pasta en la producción intensiva para vender al Mercadona, para vendernos a nosotros.

GATTACA: genes y destino

GATTACA es una excelente película del cada vez más lejano 1997. Un retrato de una sociedad terrible en la que los genetistas han aprendido a leer el destino en la sangre, en los genes, y en la que la clase social viene determinada desde la cuna. La película es imprescindible para el interesado en la genética, pero los conceptos que maneja son extraordinariamente complejos y sutiles y es fácil acabar con una idea completamente equivocada. ¿Podemos tener un conocimiento del genoma tan profundo como para llegar a predecir la causa de la muerte de un individuo cualquiera? Es evidente, que ya podemos hacerlo en el caso de algunas enfermedades graves. ¿Es razonable pues pensar que la genética acabará convirtiéndose en una bola de cristal en la que podremos leer el destino? ¿Imaginas que en el momento de tu nacimiento un genetista malvado, por ejemplo yo, predice cuál va a ser tu inteligencia y tus capacidades físicas? Este argumento da lugar a innumerables tertulias y es una preocupación que muchos tienen en la cabeza como una posibilidad cada vez más cercana.

Carácter

Antes de continuar debemos definir un concepto fundamental, el carácter. ¿Qué es un carácter? Cualquier rasgo con el que podemos describir a un ser vivo: el color de ojos, el rizo del pelo, la capacidad para resolver puzzles, la fuerza física, la susceptibilidad a una enfermedad particular, etc.

¿Cuál es el problema con la bola de cristal genética? Que se basa en dos premisas completamente falsas: todos los caracteres dependen completamente de la herencia biológica y podemos, a partir de los datos genéticos, predecir cuál será la forma del carácter. Ninguna de estas dos afirmaciones es cierta para la mayoría de los caracteres. La mayoría de los caracteres de interés, o bien no dependen sólo de la herencia genética o, aunque lo hagan, no podemos predecir el resultado final a partir de los genes. Es fácil pensar en caracteres que no dependen sólo de la genética. Aunque tus padres sean un par de triatletas, si no te ejercitas desde pequeño, no acabarás siendo más que un mero alfeñique.
E incluso, aunque el carácter tenga una influencia genética muy grande, como la altura, la predicción del resultado puede ser endiabladamente difícil. A día de hoy somos completamente incapaces de predecir la altura exacta de un individuo estudiando sus genes porque la altura depende de la interacción compleja de cientos de genes y elucidar estas interacciones es un problema estadístico imposible.
Podríamos pensar que este segundo problema pueda solucionarse a medida que vayamos sabiendo más sobre genética. Aunque ya veremos que esto no parece muy probable, ni siquiera a largo plazo, y que desde luego es completamente imposible a medio plazo. Pero la primera objeción se mantendrá siempre. El genetista podría llegar a decirnos en el momento del nacimiento cuál es nuestra predisposición a ser obesos, pero que lo acabemos siendo o no dependerá de lo que comamos, de cuánto comamos, de cuánto ejercicio hagamos e incluso de quienes son nuestros amigos. La relación entre genes y destino es, en realidad, un complicado menage a trois con el ambiente.

En algunos casos la influencia del ambiente puede ser pequeña. Cualquiera que haya visto crecer a un par de hermanos se ha dado cuenta de que la genética tiene una influencia muy grande, no sólo en el color de los ojos o la altura, sino muchos caracteres psicológicos. A pesar de estar educados por los mismos padres en un ambiente muy similar, distintos hermanos tienen caracteres psicológicos muy marcados ya desde pequeños. Es muy común que los padres nos digan que cada uno tenía su carácter desde el día que nació.

Algunos genes marcan el destino sin piedad

Hay caracteres con una determinación genética completa. Los niños no se hacen pelirrojos, nacen pelirrojos. También hay, por desgracia, numerosas enfermedades genéticas que se heredan en familias como ciertos tipos raros de cáncer, ciertos retrasos mentales o ciertas enfermedades degenerativas. Muchas de estas enfermedades tienen una herencia clara y sencilla, al que le toca la lotería genética le toca. Un ejemplo en el que trabajé hace años es la ataxia de Friedreich, una enfermedad neurodegenerativa que suele aparecer durante la adolescencia y que condena a los pacientes a la silla de ruedas primero y a la muerte después. Esta enfermedad sigue un patrón típico de herencia mendeliana. El gen responsable está situado en el cromosoma 9 (descubrimiento en el que participó el grupo en el que yo trabajaba) y tiene un modo de herencia muy claro. Alrededor de 1 de cada 100 tenemos una copia del gen defectuosa. Por fortuna, como tenemos dos copias de cada gen, una heredada de nuestra madre y otra de nuestro padre, si la otra copia está bien estamos completamente sanos. En el caso en el que tanto el padre como la madre tengan una copia defectuosa (a pesar de estar ambos completamente sanos) 1 de cada cuatro hijos heredarán ambas copias defectuosas, les habrá tocado la china. Si tenemos las dos copias del gen rotas no tendremos escapatoria. Nuestro destino estará sellado desde mucho antes de nuestro nacimiento.

Si nos fijásemos solamente en este tipo de caracteres que dependen completamente de la genética y que tienen una herencia muy clara, podríamos acabar teniendo una idea equivocada. La genética determina completamente nuestro destino y este destino es predecible a partir de un análisis genético. Pero la mayoría de los caracteres no dependen sólo de la genética. El peso, el riesgo a padecer diabetes o muchos tipos de cáncer son ejemplos de caracteres claramente influenciados por el ambiente. Si nuestra dieta se limita a la bollería industrial y a las bebidas azucaradas y, además, no levantamos nuestro culo del sofá en todo el día, muy difícil será que no acabemos siendo obesos o teniendo diabetes. Nuestros genes nos hacen más o menos susceptibles a estos problemas, nos confieren una probabilidad de tener el problema en un ambiente determinado. Hay individuos que tienen un mayor riesgo genético de ser diabéticos, pero, en la mayoría de los casos, este riesgo se materializará o no dependiendo de lo que decidamos hacer. Incluso los caracteres con una influencia genética más marcada suelen tener también una influencia ambiental. Nuestra altura está influenciada en un 80% por nuestra herencia, pero también por nuestra dieta y por el deporte que practiquemos. E incluso aunque nazcamos con un problema genético claro que nos predestine a ser enanos, podemos ser tratados con hormona de crecimiento y llegar a tener una altura normal.

Genética y ambiente

Recientemente se ha observado una epidemia de miopía en China. Hace 60 años entre el 10 y 20% de la población era miope hoy en día el 90% de los adolescentes en China y el 95% en Seul lo son. ¿Ha pasado algo con sus genes? Casi seguro que no. Lo que parece haber pasado es que han cambiado los hábitos y ahora la mayoría de los niños en Pekin, y casi en cualquier otro lugar, no reciben suficiente luz solar, lo cual acaba traduciéndose en miopía. La forma del ojo es un carácter con un claro control genético, pero un cambio en el ambiente puede influir sobre él claramente.

Una idea extendida es que hay algunas cosas que dependen de la genética y otras que dependen del ambiente, pero es una idea completamente falsa. Los caracteres no dependen de la genética o del ambiente. No debemos plantearnos si nacemos o nos hacemos. Casi todos los caracteres dependen de la genética y del ambiente. Una regla general que podemos aplicar, cuando no tengamos ningún conocimiento previo sobre un carácter, es suponer que depende al 50% de la genética y del ambiente. Hay caracteres que más o menos influidos por la genética, pero este valor es bastante común.
Esta influencia ambiental rompe una de las asunciones que se hacían en GATTACA. Si el protagonista tiene un problema del corazón, en una sociedad con una biotecnología muy avanzada, lo que deben hacer es tratarlo y recomendarle que sea particularmente cauto con lo que coma y que haga ejercicio con moderación, no limitarse a predecir cuándo se va a morir.

Predecir el futuro es muy difícil

Pero hay otro problema más sutil con GATTACA. Algo que puede parecernos paradójico. Incluso, si obviamos completamente la influencia ambiental y asumimos que todo es genético, no podremos predecir cuál será el resultado marcado por esa genética. De hecho, a día de hoy, no podemos hacer esta predicción para ningún carácter con herencia mínimamente compleja. Imaginemos que un forense me trae sangre recogida en una escena de un crimen al laboratorio y me pide que le diga qué puedo saber sobre el sospechoso. ¿Podría decirle cuál es su altura? No. En el mejor estudio disponible hasta la fecha los investigadores han podido determinar sólamente la mitad de la variación genética. La altura es un carácter que deberia ser sencillo porque el 80% de su variación está asociada a la genética, siempre que haya una alimentación suficiente durante la infancia, pero su herencia es endemoniadamente compleja.
Los genetistas, empezando por Mendel, suelen explicar genética con los caracteres con una herencia muy sencilla, como el de la ataxia que hemos comentado antes. De hecho, el gran triunfo de Mendel fue ignorar la mayor parte de los caracteres y centrarse sólo en los sencillos. Es bueno empezar por lo fácil para poder aprender las reglas del juego, pero no debemos olvidar nunca que estamos haciendo trampa. La mayoría de los caracteres no dependen de un gen, sino de multitud de genes. Genes que, además, tienen unas relaciones muy complejas entre ellos y con el ambiente. El resultado es que lo que los genetistas pueden hacer habitualmente, en el mejor de los casos, es dar una probabilidad de cómo será el carácter. Esto queda bastante lejos de la predicción absoluta y condenatoria de GATTACA.

¿Significa esto que la herencia genética de nuestros padres no importa y que con esfuerzo podemos hacer lo que queramos? Espero que haya quedado claro que no. Si el carácter tiene una influencia genética grande, aunque el genetista no pueda predecir el resultado, nuestro organismo sí lo hará. Ni todo es crianza ni todo es herencia, los caminos de la genética son sutiles y, a veces, maliciosos. Estamos influidos por nuestra herencia genética, pero no de un modo absoluto y la fuerza de esta influencia depende del carácter.

El fiasco de los superhombres XYY

¿Podemos imaginar cómo sería una GATTACA más realista? Mucho más confusa. De hecho, no hace falta imaginarlo, tenemos ejemplos claros. En 1965 se publicó que una alteración cromosómica, la XYY, estaba ligada al comportamiento violento. Esta alteración se conoce habitualmente como la de los superhombres puesto que el cromosoma Y es el que determina la masculinidad en humanos y estos individuos tienen dos cromosomas Y en vez de uno. En un estudio en 325 pacientes en un hospital mental escocés de alta seguridad se encontraron nueve afectados por la alteración. Más tarde en un nuevo estudio, en 1968 se encontraron 5 individuos XYY en instituciones penales de Pensilvania, cuatro de los cuales tenían acné. A partir de estos exiguos datos se concluyó que los pacientes XYY eran especialmente violentos y que el acné en un criminal era un claro indicador de una alteración cromosómica subyacente. Esto fue un terrible ejemplo de pseudociencia, o al menos, de muy mala ciencia. Se estigmatizó a un segmento de la población en base a su genética basándose en muy pocas evidencias. Por fortuna, una de las características fundamentales de la ciencia es la autocorrección. Las afirmaciones son sometidas a crítica y las evidencias reevaluadas. Ya en el mismo 1968 se publicó un nuevo artículo basado en muchos más datos que concluía que no había una sobrerrepresentación de individuos XYY en las cárceles y los hospitales mentales. En 1969 los autores originales reconocieron su error. En 1976 en un nuevo estudio llevado a cabo en Copenhague se volvió a encontrar que los XYY no eran más violentos, aunque tendían a estar en instituciones mentales o penales con mayor frecuencia debido a un cierto retraso mental. La realidad es compleja.
¿Y qué hizo la sociedad con esta realidad compleja? Lo que suele hacer ante asuntos sutiles. Estigmatizar a los pacientes y crear series de televisión con asesinos XYY. Preparaos para las empresas que os van a vender tests de diagnóstico genético para todo y para la reacción social que eso va a provocar.

¿No está en los genes?

¿Significa esto que debemos oponernos a la posibilidad de que haya caracteres determinados genéticamente? Oponerse a esto sería como oponerse a que el cielo es azul. Las cosas son como son, no como queremos que sean. A pesar de lo que mis amigos de izquierdas suelen pretender, parte de nuestra forma de ser y de pensar es genética. En 1984 tres reputados genetistas publicaron “No está en los genes”, un libro en el que se oponían a la determinación genética. Los seres humanos somos libres, no estamos determinados por nuestra sangre. Este trabajo ha sido severamente criticado por la mayoría de los genetistas que los han acusado de estar demasiado influidos por su ideología política y su deseo de que la sociedad, y no la biología, sea la que dicte nuestro destino.
Estos asuntos tienen todos los ingredientes para la polémica: son complejos y mezclan la sangre y el destino. Pocos se escandalizan si digo que la atracción de los hombres por las mujeres y viceversa es un carácter con una determinación marcadamente biológica. ¿Pero qué pensáis de los homosexuales? ¿Qué os escandalizaría más, qué se encontrase la base genética o que se demostrase que es algo completamente aprendido? En cualquier caso nuestra reacciones a estas preguntas no dictarán la realidad. Y sí, hay numerosos estudios sobre la herencia de le la homosexualidad, pero habrá que dejarlos para otra ocasión.

El secreto de la vida

El secreto de la vida es sonreír ante la adversidad y desear apretando bien fuerte los dientes. No, es broma. El secreto de la vida es cómo se las apaña para seguir adelante, no sólo día a día, sino milenio tras milenio,  eón tras eón. Los seres vivos consiguen, de algún modo, crear la siguiente generación antes de desaparecer en la nada. Los gatos engendran gatitos, los tiburones blancos tiburoncitos, la levadura del pan levaduritas. ¿Cómo pasan la información de generación en generación? El secreto lo descubrimos en 1953, pero para explicarlo conviene remontarnos un poco más atrás.

¿Dónde se esconde la información genética?

¿De dónde sale el gatito? Evidentemente, de dentro de la madre, pero si rebobinamos la película vemos que el gatito se forma, en un complejo proceso de desarrollo, a partir de un embrión compuesto por una sola célula. Estás células tienen la capacidad de acabar conviertiéndose en un gatito, un rodaballo o un olivo, dependiendo de la especie a la que pertenezcan. ¿Cómo hace la célula para saber qué es lo que tiene que hacer? ¿En qué consiste esta esencia vital? Fue a principios del siglo XX cuando empezamos a tener algo de idea de cómo lo hacen.

Frederik Griffith era un genetista británico al que, durante la primera guerra mundial, le encomendaron investigar la vacuna para la neumonía causada por la bacteria Streptococcus pneumoniae. Griffith disponía de dos cepas, una virulenta, letal, que causaba la enfermedad y mataba a los ratones y otra no letal. Un modo de crear vacunas es matar las bacterias letales calentándolas y otro es infectar con bacterias no letales, y esto es justamente lo que Griffith estaba investigando.

La materia muerta transforma la viva

Cuando Griffith mataba las bacterias letales por calentamiento, conseguía un líquido con células muertas incapaz de causar la enfermedad. Es decir, un ratón inoculado con una preparación de bacterias letales muertas no desarrollaba la enfermedad, cómo tampoco lo hacía uno infectado con las no letales. Ninguno de estos dos hechos eran muy sorprendentes, pero lo que hizo Griffith a continuación sí lo fue. Cuando inoculaba un ratón con la cepa no letal y células muertas de la letal, el ratón moría, a pesar de que ninguno de los dos inóculos por separado era letal. En la materia muerta, de lo que en algún momento habían sido bacterias letales, persistía un factor, una especie de esencia, capaz de transformar las bacterias no letales en letales. Algo muerto había transformado a algo vivo, pero ¿en qué consistía este factor?

¿Dónde está el principio transformador?

En aquella época la bíoquímica ya había conseguido dilucidar la composición química de los seres vivos. Como sabemos por los envases de comida, estamos formados por: azúcares, grasas, proteínas y ácidos nucléicos. Los azúcares y las grasas tienen funciones estructurales (forman por ejemplo, las paredes de las células) y energéticas (como bien saben nuestras cinturas). Pero la niña bonita de los bioquímicos es la proteína. Las proteínas tienen un comportamiento químico muy rico, puesto que pueden comportarse como ácidos, como bases, como solubles en agua o en aceite. Sin embargo, los ácidos nucléicos, especialmente el ADN (ácido desoxiribonucléico), son químicamente aburridos. Eso hacía que las sospechas sobre cuál era la composición del factor de transformación recayeran en las proteínas. Todo el mundo pensaba que el secreto de la vida debía tener que ver con las proteínas, por su interés químico y por que formaban la mayor parte de los cromosomas, unas estructuras que se sabía que tenían alguna relación con la herencia. Es cierto que los cromosomas también tenían ADN, pero el ADN era aburrido.

El principio transformador está en el ADN

Pero la ciencia necesita evidencias y no sólo hipótesis y esto es lo que consiguieron Avery, MacLeod y McCarty en 1944. Utilizando las incipientes técnicas de la biología molecular dividieron las bacterias letales muertas, que Griffith había usado, en sus componentes. Primero destruyeron los azúcares. El extracto continuaba transformando las bacterias no letales en letales. A continuación, digirieron y destruyeron las proteínas. El extracto sin proteínas seguía matando. Por fin, purificaron el ADN y el extracto de ADN puro seguía transformando. El resultado era inesperado, el principio transformador no estaba compuesto por proteínas sino por ADN.

A él, un Nobel, a ella, una palmadita en la espalda

A pesar de este resultado, la comunidad científica no cambió de idea de un día para otro y continuó siendo muy escéptica respecto a la posibilidad de que el ADN encerrase el secreto de la herencia. La comunidad científica suele ser muy conservadora, especialmente cuando los resultados son muy inesperados y exige muchas evidencias. La piedra de toque la aportaron en 1952 Alfred Hershey y Martha Chase, utilizando virus y una aproximación experimental completamente distinta, que confirmaba que el ADN era realmente el protagonista. A él, Hershey, le dieron el Nobel por esto, a ella, Martha Chase, una palmadita en la espalda.

A-T, G-C

Había quedado confirmado que el secreto estaba en el ADN, pero a principios de los 50 el ADN era bastante desconocido. Se sabía que estaba compuesto por 4 moléculas pequeñas, llamadas nucleótidos, (Adenina (A), Timina (T), Citosina (C) y Guanina (G)) repetidas innumerables veces. Pero nadie sabía ni cómo estaban ordenados estos nucleótidos dentro del ADN, ni cómo se las apañaba el ADN para pasar la información genética de una generación a la siguiente. Lo que sí se había comprobado en 1950 era una curiosa regla. En cada especie la cantidad de nucleótidos es distinta, en unas hay más y en otras menos, y en estas diferencias entre especies pueden ser muy grandes. Pero, lo que siempre se cumple en todas las especies es que hay la misma cantidad de A que de T y la misma cantidad de G que de C. Por ejemplo, en el caso de los humanos los valores que se midieron eran: G=19.9%, C=18.8%, A=30.9% y T=29.4%. Lo cual coincide con lo predicho por la regla, siempre que tengamos en cuenta los errores experimentales.

El siguiente paso que muchos se planteaban era cómo estaban ordenados los átomos que formaban la molécula de ADN en el espacio. ¿Cuál era su estructura tridimensional? Para conseguir averiguarla los microscopios no bastaban, porque no eran capaces de ampliar hasta la escala molecular. Se necesitaba algo más potente. Por fortuna, la investigación básica en física de partículas había llevado al descubrimiento de los rayos-X en 1895 y a la cristalografía de rayos-X a principios de siglo XX.

Cristalografía de Rayos-X

La cristalografía de rayos-X nos permite averiguar cómo están organizados los átomos en un cristal, por ejemplo en un grano de sal común. Pero esta técnica no es tan fácil de utilizar como un microscopio. En primer lugar, exige que la molécula que queremos observar esté cristalizada, es decir, que adquiera una estructura ordenada y repetida en el espacio, algo que puede ser muy complicado para moléculas biológicas complejas, como las proteínas o el ADN. Cristalizar moléculas biológicas es tan difícil, que es casi más un arte que una ciencia. Además, una vez que tenemos el cristal y lo metemos en el detector, lo que obtenemos no es una foto de bolitas en 3D, sino un patrón de difracción. Un patrón muy complejo de puntos en una película fotográfica, resultado de la danza mecanocuántica de los fotones de luz en el cristal. Ambos pasos, la cristalización del ADN y la deducción de la estructura a partir de patrón de puntos ADN son endemoniadamente complejos y en los 50 exigían llevar la tecnología al límite. Por fortuna para todos nosotros, hay exploradores que no pueden evitar la llamada de la frontera.

La carrera por la estructura del ADN

Rosalind Franklin, una experta cristalógrafa, y Raymond Gosling, su estudiante, se propusieron cristalizar el ADN y obtener buenas fotografías de los patrones de difracción. Para conseguirlo, tuvieron que jugar con las condiciones en las que tenían el ADN y con los propios aparatos de rayos-X, que ellos mismos iban mejorando sobre la marcha. En 1951 Franklin ya pensaba que la estructura del ADN era un hélice, pero había datos experimentales que no acababan de encajar, por lo que decidió esperar a publicar sus resultados hasta 1953. Pero en 1953 todo se acelera. En enero Linus Pauling, el gran químico, ganador de dos premios Nobel, publicó una propuesta de la estructura del ADN que resultó ser completamente errónea. La autoridad no se impone a la realidad en ciencia. James Watson y Francis Crick, que también estaban trabajando en la deducción de la estructura, pensaban que el camino a la solución pasaba por las excelentes fotografías de Franklin y Gosling. De modo que, ese mismo enero, Watson acudió al laboratorio de Franklin con el fallido artículo de Pauling bajo el brazo. Le proponía colaborar para no se les pudiese adelantar nadie más. Franklin se molestó porque no pensaba que necesitase la ayuda de nadie para interpretar sus propios datos y se negó a colaborar con Watson y Crick. Antes de marcharse del instituto de investigación, Watson decidió visitar a Wilikins, un colega de Franklin y éste hizo algo que quedará para siempre en la historia de la ciencia. Sin el permiso de Franklin, le enseñó la fotografía número 51 del patrón de difracción del ADN. Watson era una mente preparada y esta fue la única pista que necesitó.

La doble hélice

Inmediatamente volvió junto a Crick e iniciaron una carrera contrarreloj por descubrir la estructura que explicase todas las evidencias. Crearon modelos metálicos de los nucleótidos A, T, C y G y les dieron innumerables vueltas hasta que consiguieron hacerlos encajar. Se dieron cuenta que las parejas AT y GC encajadas tenían exactamente el mismo tamaño, lo cual podía ser, de algún modo, la razón de porqué en el ADN hay el mismo número de AT que de GC. A partir de ahí, su esfuerzo y su genialidad hizo el resto y en marzo de 1953 consiguieron una estructura definitiva. Inmediatamente, se dieron cuenta de que eran los primeros humanos en descubrir el secreto de la vida, cómo se las ingeniaba el ADN para copiar la información genética de una generación a la siguiente.

El secreto: ADN y herencia

Su propuesta, que es el modelo correcto, se basaba en dos cadenas de nucleótidos. Cada cadena compuesta por una secuencia de nucleótidos que podían ser A, C, T o G. Es decir, cada cadena es una larga lista de estas cuatro letras enganchadas unas con otras como cuentas en un collar. Esta secuencia de letras, exactamente como la secuencia de letras de un libro, almacena la información genética. Pero además, el ADN guarda un truco adicional. Las dos cadenas son completamente redundantes. Las dos cadenas están alineadas una junto a otra, como las dos partes de una cremallera y el truco consisten en que siempre que en una cadena hay una A en la otra hay una T y siempre que en una cadena hay una G en la otra hay una C. Esto es una consecuencia de la propia estructura. Watson y Crick habían descubierto que estas parejas (AT y GC) eran las únicas capaces de encajar en la estructura. Las otras parejas, como AC o GT,  simplemente no encajaban. Esta era la razón de que en todos los seres vivos el número de As sea igual al número de Ts y el de Gs al de Cs. Y este es el truco que utiliza la vida para copiar la información genética. Se separan las dos cadenas y con cada una de ellas puede conseguir una nueva copia de doble cadena exactamente igual a la original, porque los nucleótidos correctos de buscan el uno al otro. Esta alta fidelidad en la copia es la que permite que los gatos tengan gatitos y los tiburones tiburoncitos.

Todos sabemos además que la estructura del ADN es una hélice, pero esto no es relevante, lo importante es que es una doble hélice y que las dos cadenas tienen la misma información.

El resultados de todas estas investigaciones se publicó el 25 de abril de 1953. Watson y Crick recibieron el Nobel y se convirtieron, con razón, en dos de los científicos más famosos de la historia. Franklin y su estudiante Gosling, que habían conseguido las evidencias cruciales, no recibieron el Nobel y fueron olvidados. Franklin tuvo la desgracia de morir joven, de cáncer, en 1958. La cuestión que queda en el aire es si hubiese recibido el Nobel junto a Watson y Crick en 1962 o le habría pasado lo mismo que a Martha Chase. Eran malos tiempos para ser una mujer, aunque fuese brillante.

La vida no es simple química, es información

Una vez las moléculas aprendieron a copiarse, las reglas del juego habían cambiado. Ya no se trataba simplemente de química, sino de información. La vida había nacido, y la carrera evolutiva que llevaría a los seres vivos a conquistar el planeta había empezado y durante 3000 millones de años nada la ha detenido.

Galileo no jugaba a los dados

Una crítica común a la Medicina Basada en la Ciencia es la falacia de Galileo: Galileo no hubiese descubierto nuevas fronteras en física si no se hubiese atrevido a romper con las premisas establecidas. Por eso, es importante investigar si la homeopatía o el reiki funcionan. La forma de avanzar es tener la mente abierta. Otra crítica menos absurda, también relacionada con el uso del conocimiento científico previo, hace referencia a la subjetividad. La evaluación del conocimiento es, hasta cierto punto, subjetiva. Dos investigadores pueden tener discrepancias legítimas sobre la probabilidad de que una hipótesis sea cierta, por ejemplo la probabilidad de que un medicamento funcione. De estas dos cuestiones trata esta continuación a la entrada sobre la Medicina Basada en la Ciencia.

La falacia de Galileo

Es común que los defensores de las pseudoterapias hagan la siguiente crítica. Si nos negamos a evaluar tratamientos no respaldados por la medicina oficial, nos negamos la posibilidad a aprender cosas inesperadas y valiosas. La medicina oficial no esperaba que la úlcera se debiese a una infección, los médicos insistían en culpar al estrés de los pacientes. Si a Galileo no se le hubiese permitido hacer experimentos, nunca se habría podido comprobar que la Tierra gira alrededor del Sol. En esto consiste la falacia de Galileo.

Galileo no iría al homeópata

Podría parecer que estas críticas tienen algo de sentido. Nuestro conocimiento actual dirige qué hipótesis vamos a explorar. Puede que tengamos descubrimientos maravillosos esperándonos en la punta de los dedos, pero que nuestra imaginación, o una prudencia exagerada, nos impidan plantear los experimentos necesarios. Pero, ¿es cierto que si sólo evaluamos lo esperable no aprenderemos lo inesperado? No.

Galileo hizo los experimentos pertinentes, pero no los hizo por probar a tontas y a locas. Cuando los hizo no esperaba un resultado inesperado. Muy al contrario, estaba prácticamente seguro de lo que iba a observar y el cosmos no le sorprendió. Proponer que la Tierra se movía no era una osadía. Aristarco ya lo había propuesto hacía casi 2000 años y lo había hecho, como lo hizo Copérnico, basándose en unas evidencias claras, el movimiento de los otros planetas. La genialidad de Galileo no consistió en tirarse a la piscina, sino en insistir que la ciencia es un conjunto de conocimientos integrado y que áreas distintas, como el disparo de los cañones y la astronomía, no pueden obedecer a principios profundos contradictorios.

Un cosmos, unas reglas. No hay ramas del conocimiento aisladas.

Esta unidad del conocimiento es una fuente inagotable de conocimientos inesperados. Lo que en un área de la ciencia es esperable, en otra puede ser radicalmente inesperado. En medicina tenemos numerosos ejemplos. Paul Dirac, un físico amante de la sencillez y la belleza matemática, integró a principios de siglo XX la mecánica cuántica y la relatividad especial. La física de lo muy pequeño y de lo muy rápido. Una tarea titánica que logró resolver basándose en la integración de los principios profundos de dos las dos físicas. Su propuesta, en 1928, que la simetría profunda de sus matemáticas predecía la existencia de la antimateria. Una conclusión que se materializó sólo 4 años después en un experimento y que se utiliza actualmente en un procedimiento diagnóstico habitual, la Tomografía por Emisión de Positrones. Si a un médico le hubiesen pedido seleccionar un proyecto de investigación con visos de acabar teniendo una aplicación práctica, jamás se le habría ocurrido apostar por Dirac. Su proyecto se basaba en físicas extrañas, en el principio de indeterminación y en gemelos que viajan a distinta velocidad en el tiempo. Además, Dirac era un físico taciturno y extraño que tenía fama limitarse a conversar diciendo una palabra por hora. Se dice que cuando Dirac se encontró con Richard Feynman en una conferencia, después de un largo silencio, simplemente dijo: “Tengo una ecuación, ¿tienes otra?”

La ciencia fundamental crea aplicaciones inesperadas

La ciencia más abstrusa y básica acaba, habitualmente, por ser la fuente de las aplicaciones que mueven nuestro mundo. La curiosidad, unida a una rigurosidad despiadada, nos descubren nuevas regiones del Cosmos y nuevas tecnologías aplicadas. La electrónica surgió de la mecánica cuántica, la web de la física de partículas, la seguridad en internet de la teoría de los números y los propios ordenadores del estudio matemático de las bases de la lógica. Pretender financiar solamente la ciencia aplicada, demuestra una ceguera de terribles consecuencias para el futuro.

Otra fuente de conocimiento inesperado es la pesca. Los científicos muchas veces van de pesca, en vez de hacer experimentos planeados para evaluar una hipótesis concreta, hacen experimentos sin hipótesis previas para ver qué acaba sucediendo, qué hipótesis acaba picando. Estos tiros a ciegas tienen la ventaja de no depender de nuestras hipótesis previas. El problema es que hay que ser cautos pescando porque la estadística de los grandes números nos puede confundir. Las nuevas hipótesis generadas deben someterse siempre a la evaluación en nuevos experimentos rigurosos, de modo que puedan mostrar su valía real.

Pero volvamos a las ideas inesperadas. Ya hemos visto que no todas las hipótesis son igual de probables y esto se convierte en una tensión que define la carrera de todos los científicos. Uno puede elegir apostar por el caballo ganador, estudiando sólo hipótesis que todo el mundo espera que sean ciertas, o apuntar al cielo y apostar por hipótesis arriesgadas. Demostrar algo esperado no tendrá un gran reconocimiento, pero las apuestas arriesgadas acaban, en demasiados casos, en fracaso. Cuando más riesgos asumamos, más fácil es que acabemos por desperdiciar los recursos, y la ciencia no es barata, pero si no arriesgamos será mucho lo que perderemos. Cada científico, dependiendo de su personalidad, de su historia y de sus circunstancias, se enfrenta diariamente a esta tensión y cada uno la resuelve de un modo. Barry Marshall apostó, con su propia salud, por H. pylori como causante de la úlcera de estómago. Fue capaz de ver una posibilidad que nadie antes había visto y consiguió evidencias claras que demostraban su hipótesis.

El tratamiento que no existe no puede funcionar

Independientemente de nuestra tendencia a asumir riesgos, lo que no podemos hacer es empeñarnos en desperdiciar recursos públicos en evaluar una y otra vez hipótesis imposibles. No podemos jugárnosla en loterías que no pueden salir, al menos no con el dinero público. Apostar por un tratamiento basado en no administrar ni una sola molécula es como confiar nuestra curación a médicos fantasma.

Conocimiento previo y subjetividad

En ciencia ignorar el conocimiento previo no es una opción, pero la evaluación de este conocimiento es, hasta cierto punto, subjetiva. Esta es la crítica más frecuente al razonamiento bayesiano que introdujimos en la entrada sobre Medicina Basada en Ciencia.

Yo puedo pensar que la homeopatía es imposible porque si no hay moléculas no puede haber efecto, pero tú puedes pensar que las vibraciones del agua pueden tener recuerdos. Distintas personas juzgarán el conocimiento previo de distinto modo. Esta subjetividad hace que muchos huyan de la aproximación bayesiana.

El consenso absoluto es inalcanzable, sólo podemos aspirar a un consenso razonable

El problema es que aunque esta crítica es irrefutable, no es menos cierto que es inevitable y que no es exclusiva del razonamiento bayesiano, sino de cualquier razonamiento. Si no tenemos en cuenta el conocimiento previo, nunca podremos aprender nada, puesto que el nuevo conocimiento dependerá, necesariamente, de las nuevas evidencias y del conocimiento anterior. Intentar ignorar este problema simplemente lo esconde debajo de la alfombra. La alternativa a no evaluar el conocimiento previo es no usarlo, volver siempre a la casilla de salida, a lo que Tales de Mileto sabía del Cosmos hace 2600 años. Si os interesa leer discusiones más técnicas os recomiendo que leáis sobre la falacia del P-valor y sobre las defensas y las críticas a la inferencia bayesiana.

Ser conscientes de la dependencia del método científico del conocimiento previo, nos obliga a esforzarnos en evaluar este conocimiento de un modo lo más objetivo y riguroso posible. Además, nos exige explicar claramente porqué hemos considerado ciertos estudios anteriores o por qué hemos ignorado otros. Puede que incluso, aun tras hacer este esfuerzo sigan habiendo diferencias de opinión entre distintos investigadores; pero, al menos, sus diferencias serán explícitas y estarán sujetas al escrutinio público. En el peor de los casos, la aproximación bayesiana hará explícito el problema.

Además, incluso aunque persistan las diferencias de opinión, no todo está perdido, dado que lo que sí podemos hacer es evaluar objetivamente las nuevas evidencias que vamos a ir acumulando. Esto hará que, con el tiempo, las posturas que inicialmente no coincidían se vayan aproximando a medida que vayamos aprendiendo de las nuevas evidencias. Por supuesto, para que esto funcione, debemos evaluar las evidencias de un modo imparcial, independiente de nuestros intereses e ideas previas. Si nos empeñamos en ignorar las evidencias que nos contradicen y utilizar sólo las que nos apoyan, nunca llegaremos a tener conocimiento, nos quedaremos en mera opinión.

Medicina y método: ciencia y evidencias

La idea principal es sencilla y no debería ser controvertida. Las evidencias, por ejemplo los ensayos clínicos, son fundamentales para llegar a una conclusión. ¿Es eficaz y seguro un tratamiento? Pero esto no excluye la necesidad de tener en cuenta el conocimiento previo disponible. ¿Se han hecho otros ensayos en el pasado? ¿Se puede plantear un mecanismo biológico sugerido por las investigaciones anteriores? Por ejemplo, si evaluamos la homeopatía, además de las evidencias de los ensayos que se hagan, debemos incorporar las lecciones de la química más básica. Es imposible que la homeopatía funcione, ya que si no hay moléculas no puede haber efecto alguno.

Medicina Basada en Evidencias

El método más popular de adquirir nuevos conocimientos en medicina es hacer ensayos clínicos para, en base a ellos, llegar a una conclusión. Se comprueba si el tratamiento funciona o no funciona y si es seguro o no. A este método se le denomina habitualmente Medicina Basada en Evidencias.

colaboración Cochrane

El guión a seguir sería el siguiente. 1. Se nos ocurre una nueva posible terapia. 2. Se diseñan varios ensayos clínicos para evaluar la eficacia y la seguridad del tratamiento. Estos ensayos, siempre que sea posible, deben incluir un grupo tratado y un grupo control y ni los pacientes ni los médicos deben saber quien está recibiéndolo y quien no. Debido a este desconocimiento, a este tipo de ensayo se le denomina de doble ciego. Así se evitan posibles sesgos en la evaluación de los pacientes y en el análisis de los datos.

Los ensayos clínicos son la base de la medicina

Los resultados del ensayo son las evidencias con las que podremos evaluar si los pacientes tratados están mejor que los no tratados (el tratamiento es eficaz) y si no han aparecido efectos secundarios serios (el tratamiento es seguro). Llegar a una conclusión sólida requerirá un buen número de pacientes, pero esto no siempre es fácil de conseguir en un solo ensayo. Para superar este problema podemos evaluar varios ensayos conjuntamente. Agrupando las evidencias de todos los ensayos, las denominadas revisiones sistemáticas y los meta-análisis obtienen conclusiones mucho más sólidas que las de cualquier ensayo individual. Existe una respetada colaboración independiente, llamada Cochrane, que tiene por misión realizar estas revisiones. Esta metodología, basada en evidencias, es muy potente y nos ha servido bien. Ha demostrado la eficacia de muchos nuevos tratamientos, y, en contra de las afirmaciones de las empresas farmacéuticas, la ineficacia o la peligrosidad de otros.

Los límites de la evidencia

Las evidencias son el modo que tenemos de preguntarle al Cosmos su opinión. Cuando se trata de aerodinámica, salud o cualquier otra cosa, mejor escuchar al Cosmos que a cualquier otro. Nadie discute la necesidad de recoger y tener en cuenta las evidencias de los ensayos clínicos, pero algunas voces críticas nos recuerdan las limitaciones de no tener también en cuenta el resto de evidencias, vengan o no vengan de ensayos clínicos. ¿Qué dice la colaboración Cochrane sobre la homeopatía?

“En vista de la ausencia de evidencias no es posible hacer comentarios sobre el uso de la homeopatía como tratamiento de la demencia”

“No hay evidencias suficientes para evaluar el posible papel de la homeopatía en el tratamiento del asma.”

“Actualmente hay pocas evidencias sobre la eficacia de la homeopatía para el tratamiento del trastorno por déficit de atención con hiperactividad. Es recomendable desarrollar protocolos de tratamiento óptimos antes de hacer nuevos ensayos clínicos aleatorios.”

“Los datos no son suficientemente claros como para hacer una recomendación general sobre el uso del  Oscillococcinum como primera línea de tratamiento en la gripe. Se requieren más investigaciones, pero el número de individuos debe ser grande.”

¿Podemos concluir que la homeopatía no funciona?

¿Se necesitan más investigaciones para concluir que tratar con agua con azúcar no cura el asma?  ¿Cómo es posible? ¿Es que los médicos que colaboran en Cochrane no han estudiado química básica en la facultad? ¿Si no hay moléculas cómo puede haber efecto? ¿Cómo una evaluación de tantas evidencias puede llevarnos a respuestas tan pírricas? Cuando se trata de un tema sanitario, no llegar a respuestas claras, a pesar del absurdo de los tratamientos propuestos, es un grave problema social.

La Tierra se mueve

A nadie se le ocurriría afirmar que no existen suficientes evidencias de que la Tierra gira alrededor del Sol y, sin embargo, sí se hacen afirmaciones que violan los principios más básicos de la química. Pero, ¿dónde radica el problema? En dos principios erróneos de la Medicina Basada en las Evidencias. En primer lugar, no es cierto que las evidencias, que los ensayos clínicos, estén lo suficientemente exentos de problemas como para que las conclusiones derivadas a partir de ellos no estén ligeramente sesgadas. En segundo lugar, y esto es lo más importante, no se puede obviar el conocimiento previo. Pero vayamos por partes. Los ensayos clínicos son, en muchos casos, más confusos y tienen más fuentes de error de lo que nos gustaría. Una manipulación habitual consiste en hacer varios ensayos pequeños, en vez de uno grande, y elegir para publicar sólo los que por azar han resultado ser más positivos. La omisión de los negativos lleva a que las conclusiones sean más positivas de lo que deberían. Estas omisiones no tienen ni siquiera por que ser maliciosas. Se pueden buscar justificaciones de porqué un ensayo no ha funcionado y otro sí. El ensayo peor se hizo en temporada de gripe y esto afectó a los pacientes. Esto es justificar después del hecho. Pero este no es el único problema. Muchas veces, los análisis estadísticos de los resultados son inapropiados. Por ejemplo, hay artefactos debidos al problema de las comparaciones múltiples. También puede que los grupos control no sean apropiados. Puede que los pacientes fuesen jóvenes y los controles más mayores, o que pertenezcan a diferentes clases socioeconómicas o que provengan de diferentes regiones geográficas. En otras ocasiones los errores son incluso más graves. Puede que las conclusiones, simplemente, no se deriven de las evidencias presentadas o que haya fraude. Todos estos problemas suelen ser más abundantes en los estudios hechos por las partes interesadas, ya sean farmacéuticas o proponentes de las pseudomedicinas. Para un excelente repaso de los abusos de las farmacéuticas y de los vendedores de las pseudoterapias os recomiendo los libros “Mala farma” y “Mala ciencia” de Ben Goldacre. Debido a todos estos problemas, los ensayos clínicos de terapias que en realidad no funcionan, no tenderán a ofrecer un resultado unánime, claro y negativo, sino que llegarán a conclusiones equívocas. Siempre nos será fácil encontrar estudios que apoyarán la bondad del tratamiento, incluso aunque el tratamiento sea ineficaz. Estos ensayos clínicos deficientes tienden a compartir algunas características comunes. Incluyen pocos pacientes, se publican en revistas de baja calidad favorables al tratamiento propuesto y están financiados por las partes interesadas. Son estos estudios de baja calidad los que al incluirse en las revisiones sistemáticas inducen conclusiones equívocas del tipo: “No hay evidencias suficientes para llegar a una conclusión definitiva sobre el grado de efectividad del tratamiento”. Un problema de estas conclusiones excesivamente tibias es que son utilizadas por los proponentes de los tratamientos para acallar a los críticos. Usted afirma que el tratamiento no funciona, pero esta fuente reputada afirma, sin embargo, que se necesitan más estudios. Además, cuanto menor sea el efecto del tratamiento propuesto más difícil será llegar a una conclusión clara. Es fácil descartar algo evidente (el Sol no sale por el este), pero no es tan fácil rechazar hipótesis más sutiles (la Luna llena influye en el número de asesinatos).

El charlatán

Después de 200 años de estudios esta es exactamente la situación de la homeopatía. Todavía son muchos los que creen que se necesitan más ensayos clínicos antes de resolver la cuestión. Pero, ¿cuántos más? ¿Existe una solución a estos problemas? Sí, utilizar el método científico.

Medicina Basada en la Ciencia

Las evidencias obtenidas mediante los ensayos clínicos son insustituibles y necesarias, pero no son suficientes. Se necesita algo más. Se necesita que las conclusiones incorporen también los conocimientos básicos de la química y la biología. Conocimientos firmemente establecidos durante siglos de acumulación de evidencias, de experimentación, de observación y de discusión. Debemos tener en cuenta los conocimientos firmemente establecidos, como que la materia está compuesta por átomos y moléculas y los seres vivos por células. Esto no podrá resolver todos los casos anteriormente expuestos, pero sí los más escandalosos.

Se aprende actualizando el conocimiento con nuevas evidencias

El uso de los ensayos clínicos como fuente de conocimiento es imprescindible, pero pretender que esta es la única fuente de conocimiento se puede acabar convirtiendo en el talón de Aquiles de la medicina.

Lápida de Thomas Bayes

Cuando aprendemos, lo que en realidad estamos haciendo es actualizar nuestras ideas previas en base a las nuevas evidencias disponibles.

Conocimiento = Conocimiento previo + nuevas evidencias

Esta idea, que es intuitivamente obvia, ha sido formalizada por estadísticos y filósofos de la ciencia en un tipo de razonamiento denominado inferencia bayesiana. Lo de bayesiano puede asustar, pero simplemente se refiere a Thomas Bayes, el matemático inglés que demostró el teorema en el que se basa este tipo de aprendizaje. Si no has oído nunca hablar de él no eres el único. Su muerte en 1761 pasó sin pena ni gloria y sólo recientemente se ha reconocido la verdadera dimensión de su contribución. En 1969 se restauró su tumba con dinero donado por estadísticos de todo el mundo. Esta forma de razonar refleja además otra característica fundamental de la ciencia. El conocimiento se construye iterativamente. Las evidencias se incorporan en el nuevo conocimiento, que a su vez sirve como conocimiento previo para futuras investigaciones. De este modo el conocimiento va poco a poco incorporando más y más evidencias, y va explicando cada vez más. El conocimiento actual es una Matroska que incluye numerosas capas de evidencias anteriores incorporadas laboriosamente por numerosos pensadores e investigadores pasados.

Matroska

En el caso que nos ocupa, la inferencia bayesiana nos ayudaría a llegar a una conclusión sobre si la homeopatía funciona o no funciona en base a los ensayos clínicos realizados y al conocimiento previo. Esta consideración del conocimiento previo es la diferencia fundamental con la Medicina Basada exclusivamente en Evidencias. Y no es una diferencia menor, sino que tiene consecuencias profundas. Si evaluamos la probabilidad de que una terapia funcione exigiremos más evidencias cuanto más peregrina sea la terapia. No necesito demasiadas evidencias para que me convenzas de que si salto por la ventana voy a llegar en malas condiciones al suelo, pero exigiré muchas más si me dices que voy a salir volando. El maestro Sagan resumió la idea excelentemente:

“afirmaciones extraordinarias requieren evidencias extraordinarias”. Carl Sagan.

Conocimiento previo

El conocimiento previo incluye: conocimientos científicos básicos, ensayos clínicos anteriores, fuentes de financiación de los estudios, identidad de los investigadores y trabajos previos de los mismos, así como cualquier otra evidencia previa relevante. El razonamiento bayesiano resume este conocimiento en la probabilidad de que la hipótesis sea correcta antes de tener en cuenta las nuevas evidencias. Por ejemplo: la probabilidad de que la homeopatía funcione, dada la química y la biología más básicas es tan cercana a cero como la probabilidad de que yo sea Napoleón. Y la probabilidad de que cualquier tratamiento funcione, incluyendo los que tienen estudios previos prometedores en animales, siempre es baja. La mayoría de los tratamientos propuestos no funcionan o no son seguros.

No podemos ignorar el conocimiento acumulado en el pasado

En algunos casos, como el de la homeopatía, la probabilidad de que funcione es tan baja que no tendríamos ni que utilizar recursos en hacer ensayos clínicos. Los recursos siempre son limitados y merece la pena gastarlos en tratamientos más prometedores. Un grupo de médicos con ganas de broma hizo una sátira en la que se burlaban de las consecuencias de ignorar el conocimiento previo. ¿Es el uso de paracaídas un buen método de prevención de muertes por saltos desde aviones? El artículo concluía que dada la falta de ensayos clínicos con grupos control, sin paracaídas, no se podía llegar a una recomendación sobre el uso de los mismos. El razonamiento bayesiano depende de la evaluación del conocimiento previo, pero esto es una fuente de problemas, puesto que distintos investigadores pueden evaluar distintas hipótesis de distinto modo. En el estudio de un crimen un detective puede dar más valor a las pruebas forenses y otro al testimonio de los testigos o a los posibles motivos. Esta es una crítica que, hasta cierto punto, es inevitable. Pero no muestra una limitación exclusiva del razonamiento bayesiano, sino de cualquier investigación racional. Para no alargarnos dejaremos la discusión de estas críticas para otra entrada.

Evidencias

Pero la aproximación bayesiana no difiere solamente en el uso del conocimiento previo, sino también, en el uso de las nuevas evidencias. Podemos verlo mejor si escribimos la fórmula de Bayes.

P(Hipótesis|Evidencia) = P(Hipótesis) * P(Evidencia|Hipótesis) / P(Evidencia)

Lo que es equivalente a lo que habíamos escrito antes:

El conocimiento surge del conocimiento anterior más las nuevas evidencias

El término P(H|E) es lo que queremos saber. ¿Cuál es la probabilidad de la hipótesis, de que la homeopatía o los paracaídas funcionen, dados los conocimientos previos y las nuevas evidencias? El término P(H) es la probabilidad a priori de la hipótesis teniendo en cuenta sólo el conocimiento previo.

Considera tu hipótesis favorita, pero también las demás

El término P(E|H) / P(E) resume cual es la potencia estadística de las evidencias para hacernos cambiar de opinión, para modificar nuestras ideas anteriores. Para hacerlo tiene en cuenta un hecho fundamental, que muchas veces se nos olvida considerar: las evidencias pueden aparecer tanto si la hipótesis es cierta como si no es cierta. Tendemos a pensar que el hecho de que nuestras predicciones funcionen apoya nuestra hipótesis, pero esto no es necesariamente cierto. Imaginemos que quiero probar si la homeopatía funciona y planteo un ensayo clínico en el que doy homeopatía a enfermos de la gripe. Tengo 100 enfermos y a los 100 les doy homeopatía. A las dos semanas evalúo cual es su estado y veo que se han curado los 100. ¿Puedo concluir que la homeopatía cura la gripe? Evidentemente no. Es cierto que los enfermos se han curado, pero no es menos cierto que también se habrían curado si no les hubiese dado la homeopatía porque la gripe suele curarse en una semana por sí sola. La probabilidad de que se curen los enfermos si la homeopatía funciona dividida por la probabilidad de que se curen si no funciona se suele llamar factor de Bayes y nos indica si realmente las evidencias apoyan nuestra hipótesis o no lo hacen.

H. pylori

Un caso en el que el factor de Bayes mostraba una clara potencia estadística fue el de la úlcera de estómago. Barry Marshall, un médico australiano, se tomó un frasco de Helicobacter pylori para demostrar que, a pesar de lo que se pensaba anteriormente, la infección por esta bacteria era una causa de la úlcera de estómago. Si H. pylori no causaba la úlcera, si su hipótesis no era cierta, no debía enfermar, pero si lo era sí debía hacerlo. El resultado es bien conocido, Marshall enfermó en una semana. La evidencia era clara, no sólo porque enfermó, sino porque si no se hubiese infectado a él mismo, no habría enfermado. Posteriormente, además, se trató con antibióticos y se curó, lo cual de nuevo apoyaba la hipótesis. Y no sólo porque se curó, sino porque la gente que no se trataba con antibióticos no solía curarse de la úlcera. Además, después de esta primera prueba se hicieron amplios ensayos clínicos que confirmaron la hipótesis. H. pylori causaba úlceras de estómago. Marshall consiguió evidencias extraordinarias y demostró una hipótesis extraordinaria. Por todo esto le concedieron un merecido Nobel.

Conocimiento

La colaboración Cochrane hace un admirable trabajo en el uso de las evidencias provenientes de los ensayos clínicos, pero para llegar a conclusiones más sólidas debe incorporar los conocimientos previos. Y debe reconocer que el conocimiento forma una red tupida de conclusiones que hace imposible aislar la medicina del resto de la ciencia, de la biología o de la química. Necesitamos las evidencias, pero no sólo las de los ensayos clínicos, sino todas las evidencias, incluyendo las que los pioneros de la física, la química y la biología llevan siglos arrancando al Cosmos. No debemos continuar dilapidando recursos en ensayos clínicos absurdos e inmorales. Es inmoral plantear la evaluación de la homepatía porque tenemos una responsabilidad con los pacientes que nos ceden sus cuerpos y sus esperanzas. No podemos engañarlos ofreciéndoles tratamientos que sabemos imposibles. Es inmoral dilapidar recursos en la evaluación de lo que no puede funcionar mientras los enfermos esperan un tratamiento que puede surgir de la evaluación de lo que sí es prometedor. Las pseudomedicinas no son una alternativa a la medicina, son una alternativa a la realidad. No querer aprender de la realidad, es empeñarse en vivir en el país de las hadas, lo cual, además de un riesgo para nuestra salud, es una traición a nuestra propia integridad intelectual. Para saber más os recomiendo el excelente blog Science-Based Medicine. Esta entrada pretende ser simplemente un resumen de algunas de sus entradas de introducción a la materia.

Kuru, canibalismo y evolución

El kuru es una enfermedad infecciosa similar a la de las vacas locas. Los afectados padecen temblores y fiebre y suelen morir entre tres y seis meses después de que aparezcan los primeros síntomas. La enfermedad sólo ha afectado a los Fore, un grupo de nativos de Nueva Guinea. Originalmente se pensó que era una enfermedad hereditaria, puesto que ocurría en familias, sobre todo en las mujeres y los niños. Varios investigadores pasaron nueve meses con los Fore, pero no encontraron ninguna causa genética.

Caníbales, Papua, circa 1910

Intrigados volvieron tras un tiempo para continuar sus investigaciones. Esta vez se preguntaron: ¿Habrá algo que hagan las mujeres y los niños que no hagan los hombres de las familias afectadas? La respuesta era afirmativa. Los Fore eran caníbales y las mujeres y los niños se comían parte de sus muertos, especialmente el cerebro, durante los ritos funerarios.

Cerebro.

De vuelta al laboratorio intentaron inducir kuru en primates dándoles de comer parte del tejido cerebral infectado de una víctima de kuru. No lo consiguieron. ¿Tal vez no les habían dado suficiente cantidad de cerebro para comer? ¿Sólo era transmisible a humanos? ¿No se transmitía a través del sistema digestivo, sino por pequeños cortes durante la preparación de la comida?

Encefalopatías espongiformes

A pesar de estos resultados negativos no se descartó la hipótesis. Los síntomas del kuru eran demasiado similares a otras enfermedades neurodegenerativas, como la enfermedad de Creutzfeldt-Jakob, la encefalopatía espongiforme bovina (la de las vacas locas) o el insomnio familiar fatal. Estas enfermedades se conocen colectivamente como encefalopatías espongiformes porque el cerebro queda reducido a una especie de mousse esponjosa llena de agujeros.

Cerebro espongiforme

Tras los primeros fracasos con los primates se continuó la investigación y, finalmente, se consiguió reproducir la enfermedad. Lo hicieron inyectando un extracto de cerebro afectado directamente en el cerebro de monos y roedores. Estas enfermedades tienen un pronóstico mortal, pero por fortuna tienen una prevalencia (proporción de individuos enfermos en la población) muy pequeña. Algunas son hereditarias y otras, como el kuru o la de las vacas locas, se deben al consumo de alimentos infectados o, en algunos casos, aparecen sin causa aparente. Estos casos se denominan espontáneos. El agente causal de estas enfermedades es muy particular ya que no es ninguno de los sospechosos habituales. No es ni un virus, ni una bacteria, ni un hongo, sino una proteína. Esto es extraordinariamente sorprendente porque las proteínas no son seres vivos, no tienen material genético y no pueden reproducirse ni infectar a nadie. Cuando un virus o una bacteria infectiva entra en un organismo, se dedica a hacer copias de sí misma utilizando la energía y los materiales de construcción generosamente proporcionados por el huésped. La multiplicación desaforada de estos microorganismos patógenos y, en muchos casos, la respuesta defensiva a la infección del sistema inmune del huésped son las que suelen causar los daños. Pero en el caso de estas proteínas no hay multiplicación de la proteína infecciosa sino algo mucho más sutil. Pero para poder explicarlo necesitamos antes entender un poco más sobre cómo funcionan los seres vivos.

Los priones son proteínas, no seres vivos

Los seres vivos están compuestos por distintas moléculas que tienen una clara división del trabajo. Los ácidos nucleicos (el ADN y el ARN) encierran la información del material genético. Esta es la información que dicta cómo debe organizarse el metabolismo en el ser vivo y es la que se copia para crear una nueva generación, para reproducirse. Los virus, las bacterias, las mariposas, los tomates y los tiburones blancos tienen ácidos nucléicos. Son la característica esencial de la vida. Pero a pesar de ello los ácidos nucléicos, especialmente el ADN, son moléculas químicamente muy aburridas. Básicamente su función es no hacer nada. Podríamos compararlos con los libros de texto de un ingeniero, son interesantes, pero no hacen nada. ¿Quiénes son las máquinas pues? Las proteínas. Del mismo modo que los libros del ingeniero indican cómo deben construirse las máquinas, los ácidos nucléicos indican cómo deben construirse las proteínas, las máquinas celulares que están encargadas de realizar la mayor parte de funciones esenciales en el ser vivo. Las proteínas causantes de las encefalopatías espongiformes no tienen ADN ni ARN y, por lo tanto, no pueden reproducirse. ¿Qué hacen pues? Modifican la estructura tridimensional de las proteínas de su mismo tipo que encuentra en la víctima. A este tipo de proteínas se les denomina priones.

Prión humano

En las proteínas la estructura tridimensional es fundamental para su función. La proteínas están compuestas por una cadena lineal de aminoácidos, es decir, por una serie de aminoácidos unidos uno detrás de otro en una secuencia muy precisa, que los ácidos nucléicos establecen. Pero su función no está determinada por esta cadena lineal. Una vez que la proteína se sintetiza se pliega en una estructura tridimensional determinada y es esta estructura la que determina su función. El modo en que la lista ordenada de aminoácidos da lugar a una estructura tridimensional es uno de los grandes problemas abiertos de la biología actual.

Los priones modifican la estructura de las proteínas

Cuando las proteínas pierden su estructura tridimensional correcta, pierden su función, a pesar de que su composición química es exactamente igual a la anterior. El ejemplo más cotidiano de destrucción de la estructura tridimensional es el de la tortilla. Cuando calentamos un huevo lo que sucede es que las proteínas que lo componen pierden su estructura y acaban convertidas en una maraña inservible. Cocer un huevo es destruir la estructura de sus proteínas y esto es lo que hacen los priones. La proteína de los priones está en cerebro sano y que tiene una estructura y unas funciones celulares concretas, que no conocemos del todo. Como las proteínas del huevo, esta proteína puede estar en su estructura correcta o en una incorrecta. La particularidad del prión radica en que su estructura incorrecta promueve la destrucción de la estructura correcta en las proteínas de su tipo con las que entra en contacto. Esta es la clave de su modo de actuación.

Huevo frito, proteínas desnaturalizadas

Cuando un prión entra en un cerebro se encuentra con proteínas con la estructura correcta y las modifica para que adquieran la estructura incorrecta. A su vez estas proteínas desestructuradas entran en contacto con otras proteínas correctas y vuelven a estropearlas. Esto produce una reacción en cadena que acaba por destruir el cerebro. Pero volvamos a los caníbales. ¿Qué tienen los cerebros de los supervivientes que sea tan notable? Pues tienen proteínas inmunes a la acción de los priones. Es decir, que aunque se coman un cerebro infectado y los priones lleguen a su cerebro, sus proteínas no son susceptibles de estropearse. ¿Cómo lo han conseguido? Mediante selección natural. La práctica cultural de comer cerebros de enfermos hizo que muchos de ellos enfermasen y muriesen, como cualquiera de nosotros moriría, si decidiese hacer lo mismo. Al menos esto es lo que le pasó a la mayoría. Unos pocos individuos, que no conocemos, debían de tener una mutación en la proteína del prión. Esta mutación puede que no otorgase ninguna ventaja a su portador en condiciones normales, pero si el portador decidiese hacerse caníbal y comerse el cerebro de su padre enfermo sí le conferiría una gran ventaja ya que los priones invasores no podrían convencer a sus proteínas de cambiar a la estructura errónea y, por lo tanto, sería inmune a la enfermedad.

El canibalismo seleccionó mutaciones protectoras

Lo que este portador debió ver es que la mayoría de miembros de su familia y de las familias de alrededor iban muriendo, pero que él se mantenía sano (y harto de cerebros de víctimas). Este superviviente debió de tener más hijos que los afectados por la enfermedad, dado que morirse suele limitar bastante la capacidad de engendrar hijos. Con el tiempo sus descendientes, que habrían heredado la mutación protectora, se hicieron más frecuentes en la población y esto es exactamente lo que se ha visto. En la población de los Fore se ha encontrado, secuenciando el ADN de muchos individuos, que muchos de ellos tienen una mutación en el aminoácido 129 de la proteína en cuestión, concretamente la metionina (un aminoácido) que suele encontrarse en esta posición está cambiada por una valina (otro aminoácido). ¿Demuestra esto que esta mutación es la causante de la protección frente al kuru? No. La mutación podría encontrarse en esta población simplemente por azar. Podría ser que el cambio en el ADN que constituye la mutación estuviese en los Fore simplemente por casualidad, que no tuviese nada que ver con el canibalismo y el kuru. ¿Cómo se ha comprobado que la mutación sí tiene que ver con el kuru? Haciendo un experimento en el que la única variación destacable era la presencia de la mutación. Esto no puede hacerse en humanos porque sería inmoral infectar gente con y sin la mutación. El experimento se ha hecho en ratones transgénicos. En algunos se ha introducido una copia del gen con la mutación y en otros sin la mutación. Después se han infectado los ratones con extractos de cerebro de afectados por distintas enfermedades. El resultado ha sido que los ratones con el gen mutante son inmunes a todo lo que les han inyectado y, sin embargo, los ratones con el gen normal han enfermado.

Superratón

Los seres humanos, y el resto de seres vivos, somos parecidos a los demás individuos de nuestra especie, pero no idénticos. Una excepción a esto son los gemelos idénticos. Dos gemelos idénticos tienen una identidad prácticamente total en su ADN, por eso son tan similares. El resto de nosotros somos diferentes porque aunque nuestras secuencias de ADN, nuestros genomas, son muy parecidos no son idénticos. El genoma humano tiene unas 3000 millones de posiciones, de nucleótidos, de letras. Puede que usted tenga una A en la posición 101.143.521 y su vecino del quinto tenga una mutación, por ejemplo una T.

Hay millones de cambios en el genoma

Hay proyectos de investigación encargados de catalogar todos estos cambios. En la mayoría de los casos estas  variaciones son completamente inócuas y en otras, por desgracia, pueden causar problemas. La forma de elaborar este catálogo es leer el ADN, el genoma, de muchos individuos y compararlos. Como hay muchos cambios en la especie humana, bastantes millones, si comparamos dos individuos cualesquiera, siempre encontraremos millones de cambios entre ellos, incluso aunque sean familia cercana.

Variación humana

Estas variaciones son la base sobre la que trabaja la evolución. En la población de los Fore, y muy posiblemente en otras, debía de haber individuos con la proteína normal y la mutante y el canibalismo seleccionó en esa población la versión mutante. Esto muestra claramente dos características de la selección natural. La primera que la selección actúa sobre una variación preexistente. No fueron el canibalismo ni el kuru los que hicieron aparecer la mutación, simplemente la seleccionaron. La selección elige mutaciones del catálogo disponible, no crea mutaciones. La segunda que la selección depende del ambiente. Esta mutación no se ha seleccionado en otras poblaciones, porque no es habitual comerse el cerebro de los enfermos. Esta mutación sólo es útil en el caso de que el ambiente incluya esta práctica. Pero esta característica no es algo particular de este caso, sino un rasgo general de la selección natural. El efecto de una mutación siempre deberá ser tenido en cuenta en un ambiente concreto. Es una gran ventaja tener una piel menos susceptible a los rayos del Sol si vives al sur del Sáhara, pero no lo es si vives al norte de Estocolmo. Es una gran ventaja poder digerir la leche si bebes leche, pero no lo es si no lo haces.

La selección natural depende del ambiente

En el caso de los Fore el ambiente ha cambiado. Ya no son caníbales y el kuru se considera una enfermedad erradicada, por lo que la mutación ya no tiene ninguna ventaja. A pesar de ello este caso nos muestra claramente el funcionamiento y la velocidad de la selección natural. Suele pensarse que la selección requiere miles de años para actuar y que no debe haber habido cambios en los humanos o en otras especies en épocas históricas. Nada más lejos de la realidad. Los ejemplos de cambios debidos a la selección natural en tiempos históricos son abundantes y este es un ejemplo de ellos. Los Fore afirman haber adquirido la costumbre de comerse a sus muertos recientemente, después de que apareciesen por Nueva Guinea los primeros aviones. Más información: El artículo en el que se describe la nueva mutación en los Fore.