Mutantes II: The X-Plants

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En un post anterior les conté que la apariencia de los seres vivos está determinada principalmente por dos factores: uno genético y otro ambiental. Si bien la existencia de los genes –definidos como una entidad que determina la apariencia de los seres vivos– fue propuesta hace más de 100 años, la identidad molecular de los genes solo se conoció a mediados del siglo XX, gracias al trabajo de Oswald Avery, quien logró establecer que los genes estaban hechos de DNA (ácido desoxirribonucleico). Actualmente sabemos que los genes pueden mutar cuando los seres vivos se exponen a condiciones que producen alteraciones en la molécula de DNA. Por ejemplo, el solo hecho de tomar sol produce millones de mutaciones en el DNA, las que afortunadamente son reparadas por una maquinaria especializada que poseemos y que se encarga de mantener nuestro DNA a salvo. Sin embargo, en algunas ocasiones, esta maquinaria falla y se producen graves problemas. Hay que tener claro, por otro lado, que las mutaciones son el motor de la evolución, y si estas no existieran la vida no habría evolucionado jamás.

Todos los seres vivos –incluyendo a las plantas– poseen genes, los que determinan su apariencia. La aclaración no parece exagerada a la luz de una encuesta realizada en Europa, Canadá y Estados Unidos en la que se descubrió que más de la mitad de las personas no sabían que un tomate tenía genes. En efecto, todo lo que comemos estuvo vivo o incluso está vivo al momento de comerlo (una manzana, por ejemplo, está viva cuando ustedes la muerden y se la comen). Como las plantas tienen genes, es posible entonces alterar su apariencia si se producen mutaciones en su DNA. ¿Por qué alguien querría hacer esto? La respuesta es que la inmensa mayoría de las plantas que nos comemos no existían en la naturaleza y han aparecido gracias a un cuidadoso proceso de selección de mutantes. Este proceso se llama breeding –o mejoramiento genético– y consiste en buscar cambios en la apariencia de los cultivos que sean beneficiosos para agricultores y/o consumidores. Y estos cambios en la apariencia de los cultivos implican cambios en el DNA.

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Campo experimental de trigo. Cada rectángulo está sembrado con una variedad de apariencia distinta y cada una de ellas es genéticamente diferente.

Así, por ejemplo, se ha establecido que la soya silvestre (la que estaba en la naturaleza) difiere de la soya comercial en 186.177 cambios en el DNA que afectan a 856 genes. La gran mayoría de estas mutaciones han aparecido de manera espontánea y han sido seleccionadas por sus atributos favorables, ya sea resistencia a plagas, mayores rendimientos o resistencia a sequía, entre otros.

El hombre también puede inducir mutaciones en las plantas para cambiar los genes y ver si aparecen fenotipos interesantes. Según la FAO hay más de 3.218 variedades de plantas creadas por mutagénesis, siendo las más importantes las de cebada y arroz. Por más de 84 años el hombre ha inducido mutaciones en las plantas para seleccionar posteriormente a aquellas con características deseables. En el proceso, muchas plantas han muerto o han adquirido características que no son deseables. ¿Cómo se hace esto? En Japón, por ejemplo, está el Instituto de Mejoramiento por Radiación. En este Instituto hay tres recintos donde se irradian plantas. El más grande es el Campo Gama, un recinto circular de 100 metros de radio en cuyo centro se localiza una fuente de rayos gama de 90 TBq (tera Bequerelios, unidad de radiación) derivados de Cobalto radiactivo (60Co). Este campo está rodeado por un muro de 8 metros de alto para proteger de la radiación a la flora y fauna que se encuentra cerca. En este campo se siembran plantas, se irradian y se seleccionan posteriormente sus semillas en busca de fenotipos interesantes.

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Campo Gama del Instituto de Mejoramiento por Radiación, en Japón. Al centro está la fuente de radiactividad y el campo circular, de 100 metros de radio, está rodeado por un muro de 8 metros de alto.

¿Qué plantas se han producido por mutagénesis por radiactividad? Por ejemplo, las mandarinas sin pepa. También un tipo de cebada que es usada para hacer finos whiskey y cerveza. O el maní, en cuyo caso se seleccionó una varidad de cáscara más dura y que permite automatizar la cosecha. La menta que se usa para el chicle también es mutante (más resistente a un patógeno). Es importante mencionar que este proceso no deja radiación residual y que si bien nadie sabe a ciencia cierta que cambios se han producido en el DNA durante este proceso, hasta el momento estos cultivos han demostrado ser seguros y han aportado a la diversificación de la agricultura.

Mutantes I: The X-Men

El cómic The X-Men (Los Hombres X) fue creado por Stan Lee y Jack Kirby en 1963. La serie parte de la idea de que la evolución humana generaría una nueva especie con grandes poderes y capacidades, los mutantes. Los protagonistas de X-Men son un grupo de ellos y, a diferencia de otros personajes de cómics, han adquirido súper-poderes gracias a las radiaciones causadas por los experimentos de la Segunda Guerra Mundial, lo que produjo cambios en su estructura genética.

Portada del primer número de The X-Men (1963, Marvel)
Portada del primer número de The X-Men (1963, Marvel)

La idea tiene fundamentos biológicos: los genes efectivamente controlan en gran medida el fenotipo (apariencia) de los seres vivos. El ambiente es el otro componente importante que controla nuestra apariencia. Así, si vemos a una mujer rubia, hay dos posibilidades para explicar su color de pelo: o tiene “genes rubios” (componente genético) o bien, se ha teñido el pelo (componente ambiental).

Por esta razón, la modificación de los genes puede resultar en cambios en la apariencia, comportamiento o viabilidad de los seres vivos. Y los genes son modificables. De hecho, si los genes no fueran modificables y no fueran susceptibles de adquirir mutaciones no existiría la evolución. Nosotros mismos todos los días generamos millones de mutaciones en nuestros genes, las que afortunadamente son reparadas (en la gran mayoría de los casos). Muchas enfermedades tienen un origen genético y se producen por mutaciones en ciertos genes. Sin embargo, debe quera claro que las mutaciones no son intrínsecamente malas: depende del gen que afecten y del ambiente.

Un ejemplo notable es el de la Miostatina. La Miostatina es una proteína que los animales producimos de manera natural y que impide que los músculos crezcan en exceso. En 1997, un grupo de investigadores liderados por Se-Jin Lee (no emparentado con Stan Lee) generó ratones transgénicos mutantes en el gen que produce Miostatina. El resultado: un “Súper Ratón”, que parece sacado de un gimnasio para roedores y que hace parecer a los ratones “normales” como unos debiluchos.

Un "Súper Ratón": Arriba, la musculatura del ratón silvestre; abajo, la del ratón mutante en el gen de la Miostatina.
Un “Súper Ratón”: Arriba, la musculatura del ratón silvestre; abajo, la del ratón mutante en el gen de la Miostatina.

Los ratones de este ejemplo fueron “fabricados”, pero hay también casos en los que de manera natural han aparecido mutaciones en los genes de la Miostatina y que han producido animales de apariencia similar. Por ejemplo, hay un tipo de toros –los Azules Belgas- que se caracterizan por tener una enorme masa muscular. En 1997, dos investigadores descubrieron que este tipo de toros son mutantes en el gen de la Miostatina. Esta mutación no ha sido provocada por el hombre y apareció de manera natural. Sin embargo, ha sido preservada por el hombre, ya que a los agricultores que son dueños de estos toros les interesa que se mantenga este fenotipo.

Un toro Azul Belga. Parece sacado de un gimnasio.
Un toro Azul Belga. Parece sacado de un gimnasio.

Luego de publicados estos artículos, varios deportistas profesionales, entrenadores y personas ligadas al deporte de alto rendimiento, se pusieron en contacto con los investigadores para ofrecerse como “animales de experimentación” en este campo. Esto, ya que la Miostatina también regula de manera negativa el desarrollo de la masa muscular en los humanos.

En el año 2004 se describió un extraño caso en Alemania: un niño de 4 años que tenía el doble de la masa muscular (y la mitad de grasa) que los niños de su edad. Con los brazos extendidos podía sostener mancuernas de 3 kilos. La familia de su madre era particularmente interesante: ella era atleta profesional y sus hermanos eran mucho más fuertes que otras personas. Análisis realizados revelaron que el niño poseía ambas copias mutantes del gen de la Miostatina, lo que explicaba su hipertrofiado desarrollo muscular.

Musculatura de un niño Alemán de 4 años que posee ambas copias mutadas del gen de la Miostatina.
Musculatura de un niño Alemán de 4 años que posee ambas copias mutadas del gen de la Miostatina.

Por razones éticas no se entregó la identidad del niño ni de sus padres. Actualmente el niño debe tener 12 años y los médicos que lo diagnosticaron no sabían con certeza si esta mutación podría tener efectos negativos en su salud. Tal vez podría presentar problemas cardiacos. O tal vez usa una capa y atrapa criminales. Quien sabe.