Lecciones tras el Proyecto Genoma Humano

Imagen:
Michael Kappel

El siguiente artículo fue escrito en 2001, poco después de que finalizara el Proyecto Genoma Humano. Este Proyecto supuso un gran avance en nuestro conocimiento sobre genética, pero también sirvió para poner de relieve todo lo que aún no sabemos. En palabras del propio Craig Venter, uno de los promotores del proyecto, "no sabemos una mierda de biología". Casi quince años después, aunque algunas de sus afirmaciones hayan quedado obsoletas, este artículo sigue siendo relevante.

Título: 
La falacia científica tras la ingeniería genética
Origen: 
GMWatch
Autor/a: 
Barry Commoner
Fecha: 
Jueves, 23 Agosto, 2001

Los últimos datos sobre el resultado del Proyecto Genoma Humano arrojan luz sobre algunos de los aspectos más contradictorios de la genética molecular y su aplicación a la biotecnología. Cuando comenzó el esfuerzo del gobierno por crear el Proyecto Genoma Humano en 1990, su director, James Watson, definía su propósito como "La descripción definitiva de la vida... que determina si eres una mosca, una zanahoria, o un hombre." Este objetivo se veía justificado por una idea en concreto, que había dominado la investigación médica y biológica durante décadas. Bautizado como "el Dogma Central" por Francis Crick (quien, junto con Watson, descubrió la estructura en doble hélice del ADN), reduce la herencia, una propiedad que sólo poseen los seres vivos, a una dimensión molecular:

Cada uno de los genes presentes en el ADN de un ser vivo, que en su conjunto forman el genoma, gobierna exclusivamente la formación de cada una de las proteínas individuales que, mediante su actividad bioquímica (por ejemplo, como enzimas), dan lugar a los rasgos heredados por esa criatura. El ADN de ese gen porta un "código" representado por la secuencia lineal de sus cuatro tipos de componentes (nucleótidos). A través de una serie de pasos, se espera que este código determine la secuencia distintiva de aminoácidos que se encadenan para formar una molécula proteica concreta. Finalmente, basándose en esta secuencia de aminoácidos distintiva, la proteína lleva a cabo una actividad bioquímica específica, que da lugar a un determinado rasgo heredable.

En teoría, por tanto, al identificar y enumerar todos los genes humanos, y caracterizar la secuencia de los nucleótidos que lo forman, el proyecto del genoma podría utilizar la correspondencia entre cada gen y cada proteína para definir la estructura molecular y por tanto la función de cada una de las proteínas humanas que determinan nuestros rasgos heredables.

El pasado febrero fueron anunciados los resultados del proyecto del genoma. Fue "inesperado". Tras una búsqueda exhaustiva, sólo pudieron encontrarse unos 30.000 genes humanos. Dado que se esperaba una correspondencia uno a uno entre genes y proteínas, y teniendo en cuenta que se conocen más de 100.000 proteínas humanas, este número resultaba demasiado bajo. Es más, según esta medida, la riqueza genética del ser humano es más o menos la misma que la de una mala hierba similar a la mostaza (que tiene 25.000 genes), y más o menos el doble que una mosca de la fruta o un gusano primitivo. Si el número de genes humanos es demasiado bajo para corresponder con el número de proteínas, y no puede explicar la enorme diferencia entre la herencia de un ser humano y una mala hierba, debe de haber mucho más en lo relativo a la "descripción definitiva de la vida" de lo que pueden explicarnos los genes. Por tanto, el principal resultado del Proyecto Genoma Humano fue que contradecía la premisa científica en la que se basaba y que desmontaba, o al menos dañaba de forma crítica, a su icono principal, el Dogma Central.

Visto en retrospectiva, resulta claro que este resultado "inesperado" podía predecirse mediante descubrimientos que se habían llevado a cabo 20 años antes. En 1982, mucho antes de que el proyecto genoma fuera siquiera planificado, existían experimentos que mostraban que algunas enzimas podían cortar partes del ADN que forma un sólo gen (splicing), y que estas eran posteriormente reordenadas de distintas formas para dar lugar no sólo a una proteína, sino a varias. Por ejemplo, los varios cientos de proteínas diferentes que establecen la sensibilidad a la altura tonal del grupo de células de la cóclea, en el oído interno, se derivan, mediante splicing, de un único gen. Estos resultados contradicen la suposición de que un gen concreto determina de forma exclusiva la estructura molecular de una proteína concreta - y por tanto el rasgo heredable individual al que da lugar.

Este es sólo uno de una serie de resultados experimentales que, durante los últimos 40 años, contradecían los preceptos básicos del Dogma Central. Por ejemplo, en los años 60 ya había investigadores que habían descubierto que el código genético se copia a menudo de forma tan pobre que no podía ser el único responsable de la estabilidad, mucho mayor, de la información biológica heredada; también aquí, se descubrió, intervienen las enzimas, en este caso para reparar el ADN mal copiado. Otra observación discordante surge del hecho de que, para volverse bioquímicamente activa y dar lugar al rasgo heredable, la proteína producida, una molécula lineal, debe plegarse y formar una estructura tridimensional precisa. Crick daba por hecho que la proteína lineal simplemente "se plegaba a sí misma" de la forma correcta. Sin embargo, en los años 80 se descubrió que, por sí mismas, las proteínas recién formadas tendían a plegarse incorrectamente, y por tanto permanecer inactivas - a no ser que entrasen en contacto con un tipo especial de proteína (chaperona) que de alguna manera consigue plegarlas correctamente.

Por tanto, a lo largo del tiempo se han acumulado datos experimentales que muestran que, al contrario de lo que sugería el Dogma Central, un gen determinado no controla de forma exclusiva un rasgo heredable. Es más, su efecto sobre la herencia sólo se ejerce mediante la intervención de un sistema de procesos mediados por proteínas, los cuales pueden dar lugar a un conjunto de rasgos heredables mucho más complejos que los genes por sí solos.

Lo descubierto en los últimos 20 años respecto a los "priones", agentes infecciosos que causan el mal de las Vacas Locas y otras enfermedades neurodegenerativas humanas es, probablemente, el ejemplo más claro de las discrepancias no tenidas en cuenta por el Dogma Central. Según esa teoría, la replicación biológica, y por tanto la infectividad, no puede darse sin la presencia de un ácido nucleico. Sin embargo, cuando se analizó bioquímicamente el "scrapie", la primera enfermedad que se conoció provocaba procesos degenerativos en el cerebro (en ovejas), no se encontraron ácidos nucleicos en el material infeccioso. En 1980, Stanley Prusiner, de la University of California Medical School, en San Francisco, comenzó un estudio detallado de los agentes infecciosos que causaban el "scrapie" y otras enfermedades humanas similares. Su trabajo confirmaba que estos agentes son, de hecho, proteínas (libres de ácidos nucleicos), a las que él llamo priones, y demostró que se replicaban de una forma absolutamente sin precedentes. Al invadir el cerebro, el prión se encuentra una proteína cerebral normal, que procede a replegar hasta que adquiere su misma estructura tridimensional. Esta nueva proteína replegada también se vuelve infecciosa, y, actuando sobre otra molécula proteica normal, pone en marcha una reacción en cadena que propaga la enfermedad hasta su fatal desenlace. Este proceso, en el que la capacidad del prión de replicarse se transmite de forma directa a otra proteína, contradice el Dogma Central, incluido el dictamen de Crick de que una transferencia de este tipo entre proteínas "...haría temblar toda la base intelectual de la biología molecular."

Todos los ejemplos citados son el resultado de investigaciones sobre la base molecular de la herencia, típicamente guiados por los preceptos del Dogma Central. Bajo cualquier criterio razonable, sus resultados contradicen la máxima de esta teoría: que los genes presentes en el ADN gobiernan de forma exclusiva los procesos moleculares que dan lugar a cambios heredables. Pero si los ácidos nucleicos no son los únicos responsables de la herencia, y si los genes no especifican por sí solos la actividad proteica, resulta peligroso confiar en esta teoría defectuosa para asegurar que las consecuencias de la ingeniería genética son - como afirma el sector biotecnológico - completamente predecibles. Sin embargo esta conclusión raramente es mencionada, no digamos debatida, dentro de la comunidad científica. La prensa ha permanecido igualmente callada al respecto. Por ejemplo, una búsqueda informática de artículos en los principales periódicos estadounidenses entre los años 1980 y 2000 no encuentra ningún resultado relacionado con las chaperonas o la poca fidelidad del sistema de copia del ADN. El hecho de que un gen, reensamblado a partir de fragmentos, puede gobernar la producción de múltiples proteínas, es algo que sólo se volvió noticia a partir de este febrero (después de ser mencionado en el informe del Proyecto Genoma Humano), unas dos décadas después de que tuviera lugar el descubrimiento en sí.

 Esta idea está tan firmemente asentada en la ideología de la comunidad científica que, en 1997, cuando Stanley Prusiner ganó el Nobel de la Paz, varios científicos denunciaron públicamente la decisión porque su afirmación de que el prión, aun siendo infeccioso, es una proteína y no contiene ácidos nucleicos contradecía la creencia predominante del Dogma Central y resultaba, por tanto, demasiado "controvertida" para que se le concediese el premio. Este dogmático sesgo no sólo ha tenido consecuencias sobre el progreso científico, sino también sobre la salud humana. En respuesta a las críticas sobre el trabajo de Prusiner, Ralf Peterson, vicepresidente de la asamblea del Nobel, señaló que, al arrojar dudas sobre el trabajo de Prusiner (la cual, por otra parte, explicaba la característica resistencia del prión a los procedimientos convencionales de esterilización en los que previamente se había confiado, sin éxito, para controlar la enfermedad), sus críticos habían retrasado las medidas de mitigación contra la enfermedad de las Vacas Locas en Reino Unido durante tanto tiempo que para entonces ya era demasiado tarde.

¿Cómo afectan estas discrepancias respecto a una teoría tan central a la fiabilidad y seguridad de las variedades agrícolas modificadas genéticamente? Esta tecnología se basa en la premisa de que las propiedades bioquímicas específicas de una proteína que dan lugar a los rasgos heredables de una planta se derivan exclusivamente, mediante el "código" genético, de un gen concreto presente en el ADN. Se sigue, por tanto, que un gen transferido de forma artificial entre dos especies no emparentadas entre sí - por ejemplo, desde una bacteria, en la que el gen produce una proteína insecticida - producirá el mismo resultado, y nada más, en una planta de maíz o soja.

Dentro de una misma especie el resultado a grandes rasgos de la influencia del gen sobre la proteína - y por tanto sobre el rasgo heredado que regula - suele ser predecible. Sin embargo, esto no supone que el gen controle el rasgo en cuestión de forma exclusiva, ya que, como hemos visto, este resultado depende a su vez de otra serie de procesos mediados por proteínas como la reparación del ADN, el splicing de genes o el plegamiento proteico mediado por chaperonas. Es más, la fiabilidad del proceso genético natural resulta de la compatibilidad entre el sistema de genes y los igualmente necesarios sistemas regulados por proteínas. Esta delicada interacción entre el genoma y los sistemas mediados por proteínas se ha desarrollado mediante su coexistencia durante períodos evolutivos muy largos, en los que las variantes incompatibles que pudieran haber surgido fueron rechazadas. En otras palabras, dentro de una misma especie la fiabilidad de obtener un resultado favorable a partir del complejo proceso molecular que da lugar a la herencia de rasgos concretos está garantizada por varios miles de años de ensayos, en la naturaleza, que aseguran la compatibilidad de las partes que lo forman.

Por el contrario, en una planta transgénica, modificada genéticamente, un gen bacteriano externo debe interactuar correctamente con los sistemas regulados por proteínas de la planta, como el sistema de reparación del ADN o las chaperonas. Sin embargo, estos sistemas tienen en la planta un historial evolutivo muy diferente al del gen bacteriano. Como consecuencia, en la planta transgénica es probable que la interdependencia entre el gen externo y los sistemas regulados por proteínas del organismo huésped se vea alterada de forma imprecisa y totalmente impredecible. Estas se ponen de relieve al observar los numerosos fallos experimentales que tienen lugar antes de que un organismo transgénico llegue realmente a producirse, y los defectos genéticos que tienen lugar incluso cuando llega a transferirse el gen de forma satisfactoria.

Un estudio reciente muestra cómo en bacterias transgénicas el sistema de reparación del organismo huésped no consigue corregir la replicación fallida del gen externo, un proceso de reparación necesario que sí ocurre en el organismo de origen. Esto significa que en el nuevo huésped transgénico pueden persistir errores aleatorios no corregidos, dando lugar a cambios genéticos impredecibles. De forma similar, en un experimento reciente, un gen de una medusa que controla la producción de una proteína fluorescente verde fue transferido con éxito a un óvulo de mono, y más tarde detectado en los tejidos de la progenie resultante. Pero en estos, la proteína fluorescente verde en sí estaba ausente, señalando un fallo en uno o más de los procesos que deben producir una proteína activa a partir del gen. Es más, dado que la proteína sí se detectó en el óvulo, este defecto debió aparecer en algún momento posterior, durante el desarrollo fetal. Estos son algunos ejemplos de cómo las alteraciones producidas por una transferencia genética "satisfactoria" entre distintas especies podrían no sólo ser impredecibles sino también demorarse en su aparición. La probabilidad, en cultivos modificados genéticamente, de que aparezcan algunos tipos de alteraciones provocadas por la transferencia genética, incluso aquellas tremendamente raras, se ve amplificada por los miles de millones de plantas transgénicas individuales que ya se están cultivando en Estados Unidos.

El grado hasta el que alteraciones de este tipo ocurren en realidad en cultivos modificados genéticamente no se conoce en este momento, dado que el sector biotecnológico no se ve obligado a aportar ni siquiera la información más básica sobre la composición real de las plantas transgénicas a las agencias reguladoras. Por ejemplo, en el caso de plantas de maíz que contienen un gen bacteriano para una proteína insecticida concreta, no se requiere ningún ensayo que demuestre que la planta realmente produce una proteína con la misma secuencia de aminoácidos que la proteína bacteriana original. Sin embargo, esta sería la única forma de confirmar que el gen transferido está realmente dando lugar al producto previsto de forma teórica. Es más, no se han publicado estudios que reflejen las consecuencias multigeneracionales, a largo plazo, de la transferencia genética. Esto requeriría, por ejemplo, un análisis detallado de la estructura molecular y la actividad bioquímica de la proteína codificada por el gen externo, no sólo en plantas de laboratorio, sino también en el cultivo transgénico comercial. Dado que puede que los efectos imprevistos se den tan sólo en una fracción de las plantas comerciales, estos análisis deberían llevarse a cabo con muestras cultivadas en distintas regiones, lo suficientemente grandes como para que se detecten variaciones entre las proteínas producidas por distintas plantas. Dado que algunos de los efectos imprevistos podrían desarrollarse muy lentamente, el monitoreo debería durar varias generaciones. Ninguno de estos ensayos tan esenciales está llevándose a cabo.

En conclusión, se están cultivando miles de millones de plantas transgénicas mientras se tiene un conocimiento de lo más rudimentario sobre los cambios resultantes en su composición. Si no se llevan a cabo análisis continuos y detallados de estos cultivos transgénicos, no seremos capaces de detectar las posibles consecuencias perjudiciales que puedan aparecer. Y, dado el fracaso del Dogma Central, no podemos descartar con seguridad que esto ocurra. Los cultivos modificados genéticamente que están cultivándose en la actualidad suponen un enorme experimento fuera de control; sus consecuencias son inherentemente impredecibles.

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