¿Porqué mi hígado y mi pulmón son diferentes?

¿Porqué mi hígado y mi pulmón son diferentes?

Parece una pregunta simple, básica y tonta, pero ¿cuántos sabrían en realidad la respuesta?. Nuestro organismo contiene una infinidad de órganos diferentes, cada uno especializado para realizar una determinada función, todas ellas indispensables para el correcto funcionamiento del organismo. El que haya un sistema preparado para realizar cada una de éstas funciones es lo que al fin y al cabo, hace posible la vida. Cada uno de estos órganos y sistemas está formado por células diferentes, especializadas para llevar a cabo la función del órgano en cuestión. Así, tenemos desde las células de defensa que ya describimos anteriormente, hasta las células del corazón o las complejas neuronas, una infinidad de células diferentes (se habla de alrededor de 200 tipos distintos de células en el cuerpo humano). Sin embargo todos nosotros nacemos de una única célula, todos empezamos siendo un simple zigoto, una célula nacida de la fusión del espermatozoide paterno y del óvulo materno, y, a partir de ahí, producimos millones de células, que, tras terminar nuestro desarrollo fetal, quedan perfectamente ordenadas, formando órganos perfectamente colocados en su sitio, cada uno donde debe estar, y cada uno formado por células diferentes especializadas*.

Esto se produce en cada uno de nosotros sin excepción, y no falla, todo está como y donde debe. Si todos venimos de una célula inicial, una simple y llana célula, ¿Cómo demonios es posible que ocurra esta perfecta organización del organismo?.

Un muy buen profesor comenzaba una de sus clases planteando la siguiente reflexión:

La formación de la tierra se sitúa hace unos 4500 millones de años, y, aunque el momento en el que se originó la vida en ella sigue en discusión, éste se sitúa alrededor de entre 4000 y 3600 millones de años. Sin embargo, el origen de los organismos pluricelulares, (es decir, aquellos que como nosotros, están formados por muchas células, organizadas entre sí), fue tan solo hace 800 millones de años. Es decir, hizo falta más tiempo (y esto significa que fue más difícil) para la aparición de vida pluricelular a partir de la vida, que para la aparición de vida a partir de la nada. Esto quiere decir que es más complejo organizar un conjunto de células que formen un organismo pluricelular que formar toda la diversidad de moléculas necesarias para la vida y organizarlas en la formación de una primera célula. Esto debe hacernos una idea de lo realmente complejo que es organizar las células de un organismo en un conjunto de órganos especializados colocados en la posición correcta.

Eje cronológico de el origen de la tierra y de la vida. Se trata de billones americanos.

Además de la dificultad de la organización en todo el organismo, se nos plantea otro interrogante, si todas nuestras células surgen de la división sucesiva a partir de un único zigoto, todas ellas tendrán exactamente el mismo ADN, es decir, el mismo conjunto de genes. ¿Cómo entonces pueden ser diferentes las células en distintos órganos?. En otras palabras, si dos células tienen la misma información genética, ¿Porqué una puede ser una neurona y la otra una célula muscular del corazón?, y así con todos los posibles ejemplos (200 tipos distintos de células).

El proceso por el que dos células con el mismo ADN pueden llegar a ser diferentes, se llama DIFERENCIACIÓN CELULAR. Los primeros científicos que se interesaron por este proceso, pensaron que esto ocurría porque las células, perdían genes poco a poco a lo largo de su desarrollo, de forma que era el ADN que le quedaba a cada una lo que determinaba en que se convertía. Para contrastar esta idea, se plantearon unos experimentos tan curiosos como interesantes. Se cogieron óvulos de sapo, y se les extrajo el núcleo (donde se encuentra el ADN). Tras ésto, se extrajeron células del estómago de un sapo y se transplantó el núcleo de éstas al óvulo. El sorprendente resultado fue que el óvulo, inició el desarrollo embrionario y dio lugar a un clon del sapo al que pertenecía la célula de la piel^*2. Este impresionante resultado daba al traste con la teoría propuesta, ya que, si las células perdían ADN en el proceso de diferenciación, la célula de la piel no podría contener todos los genes necesarios para generar un organismo completo. 

¿Y entonces cómo es posible la diferenciación celular? Para entender este proceso podemos imaginar que todo el ADN de una célula es como una enorme biblioteca que concentra todo el saber del mundo. Si un estudiante está interesado en aprender historia, deberá escoger de entre toda la biblioteca, aquellos libros que traten sobre ella, y no otros, del mismo modo que un estudiante que pretenda aprender medicina, deberá escoger aquellos libros que traten de medicina, y descartar los demás. Las células funcionan de igual modo, de toda la variedad de genes posibles, las células escogen unos cuantos, y según cuales de ellos escojan y activen, (mientras el resto de gentes permanecen inactivos), se convertirán en un tipo de célula u otro. Es decir, es la combinación de genes activos de entre todos los posibles, lo que determina que una célula sea de un tipo u otro.

Bien pues, resuelta esta cuestión nos queda la otra no menos importante. ¿Cómo sabe una célula que va a formar parte del pulmón, que debe de escoger los genes necesarios para convertirse en célula de pulmón y no otros, y que debe ir al lugar donde se formará el pulmón? En otras palabras, ya sabemos cómo puede diferenciarse una célula, pero ¿cómo sabe a qué debe diferenciarse y a donde debe ir?

La respuesta a esto es absolutamente increíble: Las células hablan idiomas. Del mismo modo que los humanos debemos comunicarnos unos con otros para trabajar en equipo, las células también deben hacerlo. Durante el desarrollo las células hablan unas con otras para decirse a donde deben ir, y en qué deben convertirse. Siempre hay un grupo de células que se diferencian antes que las demás y son las que dirigen un poco más el proceso, aunque es necesaria la colaboración y la comunicación de todas las células entre sí. La forma de comunicarse de las células es mediante señales químicas que se envían unas a otras, eso les va diciendo sucesivamente lo que tienen que hacer, donde deben ir, en que deben convertirse y con quien deben hablar.

Ejemplos de tipos celulares en que puede diferenciarse una
célula embrionaria

Pero si todas las células salen de un zigoto, inicialmente todas son iguales, porqué unas hacen caso a unas señales para diferenciarse en algo, y otras a otras para diferenciarse en otra cosa. Aquí es donde entran los idiomas. Si un alemán nos pide que hagamos algo, a menos que entendamos alemán, difícilmente lo haremos. Lo mismo les pasa a las células. Desde las primeras células que surgen de la división del zigoto, algunas saben unos idiomas, y otras otros (es decir, algunas están preparadas para reaccionar ante una determinada señal química A, y otras ante otra señal B), de forma que cuando les llega una señal, solo una parte de ellas reacciona, y ahí es donde comienza todo el proceso de diferenciación.Se trata de un proceso en cadena, ya que una determinada señal puede decirle a una determinada célula que aprenda otro “idioma”, de forma que más adelante puede reaccionar ante otra señal que le diga que se mueva hacia un determinado lugar, que empiece a activar ciertos genes para empezar a convertirse en un determinado tipo de célula, que aprenda otro idioma, que envíe una señal a otras células..., y así sucesivamente, hasta que cada célula llega a su destino diferenciada en lo que debe ser.

Esto resulta fácil de decir, pero pueden imaginarse la extrema complejidad de este proceso, las miles de moléculas distintas necesarias para ordenar todo como debe ser, el proceso, y las señales sucesivas necesarias para la formación de cada órgano y para la diferenciación de cada tipo de células es diferente, y para la gran mayoría de tipos de células es desconocido en gran parte para los científicos.

Nos queda sin embargo por comentar un detalle, hemos dicho que desde las primeras células que surgen de la división del zigoto, ya unas están preparadas para hablar unos idiomas y no otros. Si todas surgen de un mismo zigoto ¿cómo es esto posible?. La respuesta a esto es otra de las impresionantes maravillas del desarrollo embrionario. En el preciso instante en el que el espermatozoide contacta con el óvulo, el interior de éste se reorganiza, y dentro de éste hay proteínas*³preparadas para activar unos genes u otros. La reorganización deja estas proteínas perfectamente compartimentadas para que nada más se divida el zigoto, unas células hijas de éste se lleven unas determinadas proteínas, y otras otras. Esto hace que en cada una de las células hijas inmediatas del zigoto, se exprese una combinación de genes que les haga aprender unos idiomas y no otros, de forma que justo después del zigoto, nuestras células ya empiezan a ser diferentes, y están lista para el complejísimo viaje hacia su diferenciación y destino final.

*1 En realidad hay unos pocos tipos de células que son comunes a distintos órganos, pero eso no es importante para el tema que nos atañe.

*2 Esto es una simplificación de un experimento bastante más complejo que involucró a un mayor número de animales y condiciones, pero que refleja perfectamente el verdadero interés de éste.

*3 En muchos casos estas no so proteínas sino precursores de éstas (mRNAs), pero eso solo haría que complicar la comprensión del proceso así que lo pasamos por alto.

El Sistema Inmunitario II: La élite de las defensas

Como adelantábamos en el post anterior, muchas de las amenazas a nuestra salud son organismos muy perfeccionados y completamente preparados para invadir nuestro organismo e impedir que las defensas generales los reconozcan. Así, superan fácilmente los mecanismos de defensa generales que ya describimos. Por eso, son necesarios mecanismos muy sofisticados, capaces de detectar millones de componentes que no son propios de nuestro organismo, para poder atacar todo aquello que nuestro cuerpo reconoce como extraño, es decir, como no propio.

Estos mecanismos deben ser capaces de detectar moléculas muy específicas, que a menudo son únicas de una sola especie de microorganismo, esto significa que nuestro organismo necesita poder detectar millones y millones de moléculas distintas (proteínas en su mayoría), que no producen sus células y sí los distintos patógenos que amenazan nuestra salud y distinguir entre estas moléculas y las propias del organismo, para no atacarse a sí mismo. Esto puede hacerse gracias a un tipo especial de proteínas, los llamados ANTICUERPOS.¹

Estos son proteínas con forma de Y. En el extremo de los dos brazos de la Y tienen una zona que es única de cada anticuerpo y encaja con una única* molécula extraña, pudiendo por tanto unirse a ella.*². Las células que producen estos anticuerpos con los llamados LINFOCITOS B, cada linfocito diferente sólo produce un anticuerpo distinto, y tienen estos linfocitos en su superficie muchas copias del mismo anticuerpo.

Así, el organismo es capaz de reconocer los millones de moléculas presentes en todos los microorganismos que pueden invadirnos, porque produce un anticuerpo capaz de unirse a cada una de ellas*.

Linfocito B con anticuerpos en su superficie

 

 

 

 

 

 

 

 

Otras células importantísimas de nuestro sistema inmunitario son los LINFOCITOS T, de los que hay dos tipos diferentes, los Th, y los Tc. Ambos tipos son células que tienen en su superficie otras proteínas llamadas receptores que hacen la función de anticuerpos, y también les sirven para reconocer moléculas extrañas de igual forma*², cada linfocito T produce varias copias de sólo una de estas proteínas, de la misma forma que los linfocitos B sólo producen un anticuerpo distinto.

Linfocito T con un receptor, llamado TcR

Todas estas armas se combinan en un engranaje biológico de lo más sofisticado y preciso para conseguir ser letales para las múltiples amenazas a nuestra salud. Para entender este funcionamiento nos sería útil imaginar que le ocurriría a un microorganismo dañino una vez invade nuestro organismo. Una vez en nuestro interior, este microorganismo puede encontrarse con muchos linfocitos Th distintos, y si alguno de ellos tiene el receptor que “encaja” con alguna molécula del microorganismo, se unirá a ella, y entonces, el linfocito se activará. Cuando un linfocito Th se activa, actúa como un centinela que alerta al organismo de que ha encontrado una amenaza. Así, libera una serie de señales químicas que otras células defensivas, como los linfocitos B, macrófagos , leucocitos, etc, pueden recibir, y que atrae a todas estas células al lugar en el que se encentra el linfocito Th. De este modo, estos centinelas son capaces de reconocer a casi cualquier amenaza y dar la alarma para atraer a todas las defensas y así facilitar la destrucción de la amenaza.

 

El linfocito Th se activa y llama al resto de las defensas. Estos linfocitos necesitan que otras células les presenten las moléculas raras para poder reconocerlas, pero para simplificar no entraremos en esto en profundidad .

En cuanto a los linfocitos B, cuando el microorganismo se encuentra con ellos, si los anticuerpos de superficie de algún linfocito B “encajan” con alguna molécula del patógeno, el linfocito B se activa, igual que ocurría con el Th, pero en este caso, en lugar de llamar al resto de células, al activarse, los linfocitos B comienzan a dividirse, de forma que se multiplican mucho y al final hay un montón de linfocitos que producen el anticuerpo que se une a esa molécula del patógeno. Parte de estos nuevos linfocitos se dedican a producir anticuerpos de forma masiva y soltarlos al exterior, de forma que estos pueden unirse sobre los microorganismos de forma masiva.

 

Las células plasmaticas son linfocitos B activados.

 

Ésto es útil porque ayuda a otras células defensivas como macrófagos, leucocitos, etc, a reconocer a los patógenos y destruirlos. El resto de los linfocitos se mantienen en reserva, y gracias a ésto, la próxima vez que ese microorganismo nos invada, tendremos más copias del linfocito que lo reconoce, y por lo tanto la respuesta de nuestro organismo será más rápida y contundente,

ésta es la base de que nuestro organismo “aprenda” a responder, y es la razón de ser de las famosas vacunas.

Que haya anticuerpos unidos a las bacterias ayuda
al macrófago a reconocerlas y digerirlas

 Por último nos queda hablar de unas amenazas muy peculiares que hemos pasado por alto, los virus. Estos organismos, se meten dentro de nuestras células y se aprovechan de los recursos de éstas para reproducirse. Cuando se han reproducido lo suficiente y hay un gran número de copias del virus en el interior de nuestra célula, esos se liberan al exterior, y en la gran mayoría de los casos, esto conlleva la muerte de la célula. Además también existen bacterias que se introducen en nuestras células igual que los virus, y así evitan que los linfocitos B y Th puedan reconocerlas y matarlas. ¿Cómo pueden identificarse y atacarse estas amenazas? La respuesta nos lleva al tercer tipo de linfocito que habíamos nombrado, los linfocitos Tc. Estos linfocitos son unas células que actúan de una forma parecida a los inspectores de sanidad, aunque de un modo más sangriento. Los inspectores de sanidad recogen muestras de las distintas comidas preparadas en distintos locales y las analizan para asegurase de que no contienen nada dañino para la salud. Los linfocitos Tc actúan igual, todas las células de nuestro organismo sacan a su superficie pequeñas muestras de lo que hay en su interior, para mostrárselas a los linfocitos Tc, si éstos reconocen algo extraño en estas muestras, (como por ejemplo componentes de un virus que hay dentro de la célula), obliga a esta célula a suicidarse, eliminado con ella las amenazas que existieran en su interior. Este mecanismo también funciona con células, que aunque no tengan microorganismos patógenos en su interior, se comporten como no deben, como las células tumorales. Además, si estas células se niegan a enseñar la muestra (cosa que suelen hacer las tumorales), hay otras células, los linfocitos NK, que se encargan de matarlas.

Linfocito Tc matando una célula infectada por virus

 

 

 

Linfocito NK matando una célula tumoral

Así es como actúan las defensas más precisas del Sistema Inmunitario, reconociendo específicamente los millones de moléculas distintas que forman parte de los millones de microorganismos distintos, para que no haya ninguna amenaza que pueda escapar a sus casi perfectos mecanismos.

Nota: Si el lector conoce algo de inmunología, se dará cuenta enseguida de que este post es una extrema simplificación de el funcionamiento real del sistema inmunitario. No nos hemos referido a la organización de este en el espacio, puesto que no hemos hablado de vasos ni ganglios linfáticos, ni siquiera hemos nombrado el importantísimo proceso de presentación de antígenos y hemos simplificado mucho el papel de cada célula en el complejo engranaje defensivo. Tampoco hemos entrado en los maravillosos detalles moleculares del funcionamiento de esta maquinaria, es una pena pero la intención es que el lector tenga una visión general muy básica de esta, puesto que más información probablemente podría saturarle y confundirle.

 

*1 Esto es una simplificación, cada anticuerpo (o cada receptor de linfocito Th o Tc), realmente no solo encaja con una sola molécula extraña como la llave en la cerradura, realmente es algo un poquito más flexible, de forma que no solo encaja con una molécula, sino con unas pocas (muy pocas).

*2 No hemos comentado cómo es posible que podamos generar un anticuerpo y receptor de linfocito T para cada una de las millones de posibles moléculas del universo, a excepción de las nuestras propias. La respuesta está en que los genes que sirven para fabricar los extremos de los brazos de los anticuerpos están divididos en “piezas” y esas piezas pueden combinarse de casi infinitas formas posibles para dar los millones de anticuerpos/receptores de linfocitos T diferentes y únicos, que puedan unirse a estos millones de moléculas distintas.

El sistema inmunitario I: La primera línea de defensa.

Nos sorprendería saber la enorme cantidad de amenazas a nuestra salud que nos rodean a diario. A nuestro alrededor, en nuestra vida cotidiana y diaria, están presentes muchísimos microorganismos, y amenazas de diversos tipos, capaces de provocarnos una enfermedad. Se trata, en muchos casos, de organismos que han ido perfeccionándose a lo largo de miles de años de evolución para invadirnos y aprovecharse de nosotros de diferentes maneras, muchas veces en perjuicio de nuestra propia salud. Sin embargo, la enfermedad es un estado excepcional para la gran mayoría de nosotros. Si las amenazas son tantas y tan perfectas, ¿cómo es posible ésto?. La respuesta está en una de las maquinarias más perfectas y maravillosas de la naturaleza, nuestro SISTEMA INMUNITARIO.

El sistema inmunitario está compuesto de muchas células, moléculas y mecanismos distintos. En este post, nos centraremos en aquellos que ocurren inmediatamente tras la invasión de nuestro organismo por parte de los patógenos.

Para empezar, nuestro organismo está protegido por un grueso muro protector que hace que los patógenos no puedan entrar con facilidad: la piel. Sin embargo hay entradas más fáciles (como la vía oral, la respiratoria y la rectal), y además con mucha frecuencia la piel puede dañarse al sufrimos una herida y exponer así la sangre al exterior, facilitando la entrada de los microorganismos.

Como se sabe, los microorganismos responsables de la mayoría de enfermedades son bacterias o virus, organismos muy diferentes a nosotros y que, por lo tanto, tienen diferencias que el organismo puede reconocer para identificarlos y, cuando ésto ocurre, los diferentes mecanismos de defensa se ponen en marcha. Éstas diferencias son, en la mayoría de casos, moléculas que se encuentran típicamente en la superficie de las bacterias y no de nuestras células, permitiendo así distinguir a nuestras defensas e impidiendo que nos ataquen a nosotros mismos.

Cuando un organismo patógeno invade nuestro cuerpo son muchas las defensas que caen sobre él. En primer lugar, hay varios tipos de células defensoras entre las que se encuentran los MACRÓFAGOS y distintos tipos de LEUCOCITOS (llamados comúnmente glóbulos blancos) que atacan a las bacterias.

Reconocen a grandes rasgos las diferencias que existen entre la superficie bacteriana y la de nuestras células (las moléculas de superficie antes comentadas). Una vez reconocidas, matan a las bacterias utilizando dos tipos de mecanismos: el primero de ellos, típico de macrófagos (entre otras células), consiste en comerse literalmente a las bacterias en un proceso llamado fagocitosis. Nuestras células encargadas de esto son mucho más grandes que las bacterias y pueden comérselas y digerirlas en su interior, matándolas de esta forma.

El segundo consiste en liberar unas vesículas que nuestras células defensivas guardan en su interior y que contiene muchas proteínas y sustancias que favorecen la degradación de la membrana de las bacterias, matándolas. En este caso se trata de digerir a las bacterias sin necesidad de comérsela, expulsando las sustancias que las degradan y es típico de algunos leucocitos. Todas estas células van patrullando por nuestra sangre y nuestros órganos continuamente, eliminando así todo lo que encuentran y reconocen como extraño y no propio.

También existen otras células que actúan como centinelas, que al reconocer a los microorganismos, lanzan señales químicas que atraen a las células defensivas a la zona y provocan una reacción de inflamación para combatir el daño.*¹

Además de las células defensivas, en nuestra sangre también hay una serie de proteínas que se “pegan” en la superficie de las bacterias y sobre esta interaccionan unas proteínas con otras provocando una reacción en cadena que produce agujeros en la membrana de las bacterias, de forma que éstas no pueden retener sus componentes interiores, ni mantener en el exterior los componentes que no les interesan, y acaban muriendo. Además también hay muchas proteínas que también se “pegan” a la superficie de las bacterias, y ayudan a que las células defensivas las reconozcan como extrañas y las eliminen.

Estos sistemas de defensa son generales y atacan por igual a todas las bacterias dañinas para la salud por el mero echo de ser bacterias, aprovechando las diferencias entre éstas y nuestras células. Sin embargo en muchos casos ésto no es suficiente, ya que los microorganismos tienen mecanismos muy sofisticados para evadir las defensas, por ejemplo, los virus, de los que no hemos hablado todavía, entran en el interior de nuestras células y evitan así ser atacados por estos mecanismos. Por ello, es necesaria también una respuesta específica, es decir, unas defensas capaces de reconocer a cada microorganismo de forma individual y de atacarlo específicamente, tanto si se encuentra fuera como si se encuentra dentro de nuestras células. ¿Esto es posible? ¿puede el cuerpo humano reconocer cada uno de los microorganismos específicamente?, incluso si esto fuera así, sabemos que todos los organismos cambian continuamente por mecanismos de la evolución. Los microorganismos especialmente, cambian con mucha rapidez de ahí que surja una pregunta, si nuestros genes son siempre los mismos ¿nuestro organismo puede reconocer a los microorganismos producto de estos cambios?. La respuesta nos lleva a mecanismos realmente sorprendentes e inimaginables, las verdaderas maravillas del sistema inmunitario, de las que hablaremos en el próximo post.

*¹Esto, como bien sabemos, también ocurre por una destrucción de algún tejido cuando sufrimos un golpe, etc.

"La muerte nos sonríe a todos, devuélvele la sonrisa"

"La muerte nos sonríe a todos, devuélvele la sonrisa"

Así citaba Máximo Décimo Meridio al emperador Marco Aurelio en la película Gladiator, haciendo hincapié en uno de las pocas verdades de las que estamos plenamente convencidos: todos y cada uno de nosotros moriremos algún día. Es algo inevitable, todos en el momento de nacer estamos condenados a morir. Afortunadamente para nosotros, lo más probable es que la mayoría lo haga tras vivir muchos años y sufrir un proceso tan inexorable como obvio, el envejecimiento.

¿Por qué envejecemos?. Es una pregunta que muchos se han hecho durante mucho tiempo. Incluso es un tema muy recurrente en la ciencia ficción, sobre todo en lo que se refiere al descubrimiento de un “elixir de la eterna juventud” que pudiera evitar el envejecimiento. Lo cierto es que el envejecimiento es un proceso que nos lleva de forma inevitable a la muerte y muchos científicos se han interesado mucho en comprender cómo funciona éste proceso para conseguir frenarlo.

Si nos fijamos en un parque infantil, por ejemplo, con el paso del tiempo, se va estropeando, sus componentes se van oxidando y deteriorando a medida que se usan. Lo mismo ocurre con los mecanismos que hacen funcionar nuestras células. De hecho, una de las teorías más aceptadas sobre por qué se estropean los mecanismos celulares es que éstos se oxidan y dejan de funcionar correctamente tras ello. Lo más seguro es que éste sea el mecanismo principal, de entre muchos, que terminan por estropear los mecanismos que hacen funcionar a nuestras células, lo cual provoca la muerte de las mismas.

Y ¿que ocurre cuando nuestras células se mueren?, la mayoría de nuestras células viven menos tiempo que nosotros, y por eso necesitamos ir renovándolas (con algunas destacadas excepciones, como la mayoría de las neuronas, por ejemplo). Aquí entran en juego las famosas células madre, que como ya comentamos en el post correspondiente, son una pequeña población de células que hay en cada uno de nuestros órganos* y que se encargan de reponer a las células que van muriendo. Por lo tanto, cuando los mecanismos de una célula se oxidan y estropean haciendo que ésta muera, una célula madre se dividirá y una de las dos células hijas repondrá a la célula muerta.

Pero si podemos reponer las células que perdemos, ¿dónde esta el problema?, ¿por qué acabamos siempre por envejecer a pesar de que nuestras células madre repongan las células que perdemos?. La respuesta está en que las células madre tienen una capacidad de división limitada. Como ya sabemos, el ADN en nuestras células está organizado en cromosomas. Cada vez que se divide una célula, sus cromosomas pierden un trocito de ADN en sus extremos, estos extremos se llaman TELÓMEROS.

Así, cada vez que se divide una célula, sus cromosomas se van acortando progresivamente por sus telómeros. Nuestras células están preparadas para esto, y por eso en los telómeros, hay grandes cantidades de ADN que no sirve para nada, y por eso, aunque se pierdan trozos de ese ADN, las células no sufren daño. El problema llega cuando la célula ya lleva muchas divisiones y ha perdido ya mucho ADN, porque entonces llega un momento en que los cromosomas se acortan tanto que se pierde ADN de algún gen que si que es necesario para la célula, por lo que éste gen deja de funcionar y la célula muere. Ésto es lo que les ocurre a las células madre cuando ya somos mayores, que ya se han dividido muchas veces, cada vez son más “viejas” y llega un momento en el que sus cromosomas se acortan demasiado y acaban muriendo, y por lo tanto, dejan de poder reponer a las células que se mueren, con lo que nuestro cuerpo se va deteriorando (va envejeciendo), hasta morir.

Pero entonces, si nuestras células tienen una capacidad de división limitada, ¿cómo es posible que a partir de un zigoto (la célula resultante de la unión de óvulo y espermatozoide), se produzcan todas las células que nos componen?. La respuesta está en una proteína* que está presente en nuestras células cuando somos embriones, y no cuando somos adultos, la TELOMERASA.

Ésta proteína fue considerada el auténtico elixir de la eterna juventud. Lo que hace esta proteína es alargar los cromosomas por sus telómeros, contrarrestando así el acortamiento producido en la división y evitando que las células envejezcan. Se han hecho experimentos con animales y se ha visto que ésta telomerasa puede alargar mucho la vida de los roedores (¡¡entre el doble y el triple!!). Parece que el límite de lo que pueden alagar su vida lo marca el cerebro, ya que es un tejido que tiene una capacidad de regeneración pequeñísima, y por lo tanto sus células casi no se renuevan.

Entonces la pregunta es obvia ¿por qué no estamos todos tomando pastillas de telomerasa a diario para alargar más del doble nuestra vida?, de hecho, seríamos jóvenes mucho más tiempo, no se trataría de alargar la vejez, sino de dilatar todas las etapas de la vida. La respuesta es desalentadora, en el post El enemigo imparable, hablábamos de que el cáncer se produce por una acumulación de mutaciones que dan a la célula ciertas características que la vuelven cancerosa. Una de esas características es tener activa la telomerasa. Con la telomerasa activa una célula puede dividirse todo lo que quiera, pues no tiene limitada la capacidad de división, esta es una de las características principales de las células del cáncer. Por lo tanto, hacer que todas nuestras células tuvieran activada la telomerasa, las predispondría a todas a formar un cáncer, lo que haría mucho más probable que alguna de ellas acumulara otras mutaciones y terminara produciendo un tumor. El encontrado “elixir de la eterna juventud” es en realidad un arma de doble filo, puesto que tiene la mala costumbre de producir con mucha probabilidad un cáncer.

*1 No todos los órganos tienen esta población de células madre de ésta forma, la diversidad es realmente grande, por ejemplo, hay órganos, como el cerebro, en el que sólo hay células madre en algunas pequeñas partes de él.

*2 La telomerasa no es exactamente una proteína, sino que es una proteína que contiene un fragmento de RNA.

Los misterios del cerebro I: El sexo de la mente

Los misterios del cerebro I: El sexo de la mente

Los hombres y las mujeres son diferentes. Piensan y se comportan de forma marcadamente diferente, esto es algo que podemos observar a diario. La mayoría de los comportamientos de cada uno de los sexos están dentro de unos estándares y, cuando alguno se sale de ellos, a todos nos resulta extraño. Éstas diferencias están generalizadas en prácticamente toda la población humana mundial. 

Pero ¿por qué somos diferentes? Hay mucha controversia al respecto. Muchos expertos en Ciencias Sociales y en Sociología del Género apuntan a que muchas de las diferencias de comportamiento entre hombres y mujeres Son debidas a una marcada diferencia en la educación recibida desde pequeños. Sin embargo, expertos en Ciencias de la Vida y de la Salud defienden la idea de que dicha diferencia de comportamiento reside en diferencias biológicas entre éstos individuos. Ninguno de éstos dos colectivos niega por completo las ideas del otro, ambos coinciden en que parte de las diferencias pueden explicarse por la educación y parte por las diferencias biológicas entre hombres y mujeres, pero ¿hasta dónde alcanza el papel de cada una? ¿Únicamente los instintos más básicos son determinados por la biología mientras que gran parte de las diferencias de comportamiento se deben a una educación diferente? o ¿realmente la biología tiene un papel más determinante en éstas diferencias de comportamiento?

Diversos experimentos han demostrado que el comportamiento sexual masculino o femenino en roedores depende de que nada más nacer el animal esté expuesto o no a la hormona sexual masculina por excelencia, la TESTOSTERONA. Si el animal es macho, tendrá los cromosomas XY, un gen del cromosoma Y desencadenará la formación de los testículos, éstos producirán testosterona y ésta testosterona cambiará el cerebro del animal "convirtiéndolo" en un cerebro masculino. Si se trata de una hembra, será XX, no tendrá el cromosoma Y, y esto no ocurrirá.  Por lo tanto, el cerebro se desarrolla por defecto como femenino y puede masculinizarse si se expone a testosterona. Si a un ratón macho se le castra nada más nacer, al no tener testículos no producirá ésta testosterona, si a éste animal le ponemos una hembra delante no intentará montarla.  En el caso de las hembras, si a una hembra recién nacida se le inyecta testosterona artificialmente, su cerebro se masculinizará y se comportará como un macho lo que ocasionará que si cuando sea adulta se le presenta una hembra, trate de montarla y penetrarla.

En los roedores, y también en los seres humanos, se ha visto que hay dos núcleos en el cerebro, de cuyos nombres no quiero acordarme, que son diferentes en machos y hembras, y que se encargan del comportamiento sexual. Éstos son los núcleos que cambian y se masculinizan o no dependiendo de si hay o no testosterona.

Pero esto sólo hace referencia al comportamiento sexual, ¿qué ocurre con todos esos comportamientos propios de los chicos o de las chicas que nada tienen que ver con el sexo? Se conocen otros muchos centros y núcleos cerebrales que son diferentes en los machos y en las hembras (sobre todo en cuanto al tamaño) y éstas diferencias se asocian con un gran abanico de comportamientos marcadamente distintos entre ellos, y que no tienen que ver con el comportamiento sexual.

Entonces, ¿gran parte de las diferencias entre chicos y chicas se deben a determinantes biológicos? Hay casos muy llamativos que pueden ayudarnos a responder la eterna pregunta, y a determinar qué peso tienen los determinantes biológicos y qué peso los educativos en las diferencias de comportamiento entre chicos y chicas. Uno de esos casos es el de John, un bebé de 8 meses quien en 1963, por culpa de una negligencia médica durante una operación de fimosis, perdió el pene. La cirugía de reconstrucción del pene no estaba tan avanzada en aquella época, por lo que, al no poder reconstruirle el pene, sus padres optaron por practicarle un cambio de sexo (que sí que era posible en aquel entonces). John se desarrolló como una niña (Joan), con el tratamiento hormonal pertinente para que su cuerpo adoptara forma de mujer. Se la educó a todas luces como una niña. Sin embargo, desde muy temprano, la niña mostró que su comportamiento no era como el de cualquier otra niña. Se sentía más atraída por los juegos y la compañía de los chicos desde pequeña, a pesar de los esfuerzos de sus padres y tutores de fomentar las actividades con sus compañeras. Al llegar a los 14 años empezó a revelarse, a estar incómoda con ella misma, y a pedir explicaciones a sus padres. Tanto fue así que se sometió a un cambio de sexo, volviendo con ello a su auténtica identidad de varón. John se sentía varón y se comportaba como un varón porque su cerebro se había masculinizado, era un cerebro de hombre. Esta es una prueba clara a favor de que muchos comportamientos varoniles se deben a ese cambio en el cerebro poco después de nacer, a esa masculinización provocada por la testosterona. Sin embargo, aunque éste no es el único caso de éste tipo que se conoce, hay que tener en cuenta que, por muy llamativo que sea, sólo se trata de un caso, y que por lo tanto, aunque la evidencia parece clara, no es ni mucho menos suficiente como para poder afirmar que el hecho de que los determinantes biológicos tengan un papel importante en el comportamiento diferenciado de hombres y mujeres esté científicamente demostrado.

Y si a estas alturas hay alguien que no se ha preguntado qué ocurre a nivel biológico con los homosexuales, podemos afirmar que hay científicos que sí lo han hecho.

Simon Le Vay

Simon le Vay estudió, a finales de los 80, las diferencias entre los cerebros de heterosexuales y los de homosexuales. Comparó los núcleos cerebrales  encargados del comportamiento sexual, (que como antes hemos comentado son diferentes en varones y mujeres), entre individuos heterosexuales de ambos sexos y homosexuales varones, todos de edades similares. Le Vay observó que estos núcleos, en varones homosexuales, eran más parecidos a los de las mujeres que a los de los varones heterosexuales, indicando un posible origen biológico de la homosexualidad. Existen otras pruebas sobre este posible origen biológico de la homosexualidad, hay estudios genéticos, por ejemplo, que muestran que existe una determinada predisposición genética a la homosexualidad por herencia de genes del cromosoma X.

Para terminar, decir que, si bien todas estas evidencias parecen indicar que la biología tiene una gran importancia en cómo se comportan de forma distinta los chicos y las chicas, todavía no son suficientes como para poder afirmarlo de forma rotunda. Todavía existe mucha controversia entre los expertos de las Ciencias Sociales y de las Ciencias de la Vida y será necesario que ambos remen juntos en los próximos años para entender por completo el peso real del papel de la biología y de la educación en estas diferencias de comportamiento.

El enemigo imparable

El enemigo imparable

El cáncer es una de las principales causas de mortalidad en los países desarrollados y, por eso, en las últimas décadas se han destinado grandes cantidades de dinero a investigar sobre este grave problema de salud. Cientos de grupos de investigación en todo el mundo trabajan día a día para conseguir la cura contra ésta enfermedad, y, aunque los tratamientos contra el cáncer mejoran continuamente, a pesar de los esfuerzos de estos investigadores, todavía no se ha conseguido derrotar completamente a ésta enfermedad. ¿Cómo es posible que tras tantos años de inversiones e investigaciones el cáncer continúe suponiendo un problema tan grave para la salud humana?

Para poder responder esa pregunta debemos entender primero que es el cáncer. Un cáncer es una masa de miles de células que se produce donde no debe, todas ellas producidas a partir de una única célula inicial. Es decir, un cáncer se produce cuando en un órgano o tejido determinado una célula comienza a dividirse de forma incontrolable produciéndose una división continua que da lugar a la gran masa de células a la que llamamos tumor.

 Sin embargo este tumor no es un peligro real, ya que puede extirparse con cirugía y adiós problema (siempre y cuando no se encuentre en una zona de difícil intervención quirúrgica). Se trata, en este caso, de un tumor BENIGNO. Cuando realmente se convierte en un problema es cuando las células de la masa del tumor, adquieren la capacidad de soltarse de ésta, escapar por la sangre y llegar a otra parte del cuerpo produciendo allí otro tumor. Éste proceso se llama METÁSTASIS y cuando se produce se dice que el tumor es MALIGNO. Cuando se produce la metástasis empiezan a aparecer tumores por todo el cuerpo y esto es realmente lo que acaba matando al paciente.

Y ¿por qué se produce un tumor? Lo cierto es que estamos cansados de oír que esto o aquello es cancerígeno, pero realmente, ¿que causa el cáncer? La verdad es que existe una infinidad de cosas que pueden propiciar la aparición de un cáncer y, normalmente, el cáncer se produce por una acumulación de motivos. Para que una célula llegue a descontrolarse y comience a dividirse de forma continua y exagerada produciendo un tumor, tienen que fallar muchos mecanismos que tiene la célula para controlar cómo y cuándo se divide. Para que esto ocurra, se deben producir muchas mutaciones, es decir, muchos cambios en el ADN de esta célula, en sus genes. Estos cambios, si se dan sobre genes que controlan cuándo debe dividirse la célula, pueden hacer que estos genes dejen de funcionar correctamente, lo que  termina por llevarnos a un descontrol en la división de esa célula, que puede provocar una división exagerada, generando un tumor. Por lo tanto, en resumen, un cáncer se produce por una acumulación de mutaciones que hacen que sus genes encargados de controlar su división dejen de funcionar como deben.*

Y ¿qué es lo puede provocar estas mutaciones? Pues para empezar, nosotros mismos podemos causar cáncer. Como sabemos, cada vez que una célula se divide, su ADN debe copiarse para que una copia de éste se quede en cada una de las células hijas. Los mecanismos de copia, aunque son muy buenos, no son completamente perfectos y pueden cometer errores, es decir, pueden introducir mutaciones que si se acumulan en la misma célula pueden llegar a causar cáncer.

Además existen muchísimas sustancias químicas que pueden provocar mutaciones en el ADN, como los famosos componentes del tabaco, y otras muchas cosas. Además hay agentes físicos que pueden provocar estas mutaciones, como la luz ultravioleta (UV), presente en la luz solar, o las sustancias radiactivas. Todos estos compuestos que llamamos cancerígenos, simplemente aumentan la probabilidad de que éste se desarrolle porque pueden provocar mutaciones, y cuantas más mutaciones se produzcan, más probable es que se den en genes que controlan la división de la célula, haciendo que no funcionen bien, y pudiendo provocar la aparición del cáncer.

 Pero si hay tanto esfuerzo puesto en investigación contra el cáncer, ¿por qué todavía no podemos con él? La verdad es que el cáncer ha demostrado durante muchos años ser un enemigo casi perfecto, una máquina biológica magníficamente preparada para sobrevivir.

Para empezar, hay una diferencia principal entre el cáncer y otras enfermedades. Cuando sufrimos una infección, podemos atacarla con antibióticos, porque las bacterias que la causan son células muy distintas a las nuestras y podemos usar esos fármacos atacando los procesos en los que se distinguen de nosotros, dañando así únicamente a las bacterias que causan la enfermedad. Sin embargo, con el cáncer es distinto, ya que se trata de nuestras propias células, por lo que es muy complicado poder atacar al cáncer sin atacar al resto de nuestras células, porque no podemos distinguirlas con claridad. Por eso la quimioterapia contra el cáncer es tan dañina para el paciente, perdiéndose el pelo, etc.  porque es como lanzar una bomba que mate a los malos, pero que se cobre la vida también de algunos civiles como daños colaterales.

Nuestro organismo tiene varios sistemas para evitar el cáncer: éste es atacado por nuestro propio sistema inmunitario, las células de alrededor no permiten que las células del tumor se suelten y puedan provocar metástasis y además el cáncer necesita mucha comida, y cuando se forma no hay vasos sanguíneos alrededor que puedan llevársela. Pero el cáncer, es capaz de evitar todo esto, tiene mecanismos exquisitos y muy complejos para evitar el ataque del sistema inmunitario, sus células consiguen soltarse de las de alrededor (algo que no pueden hacer las células normales), y el mismo tumor puede “llamar” a los vasos sanguíneos y hacer que se formen hacia él y le lleven toda la sangre que necesite.

Y por si todo esto fuera poco, además, el cáncer tiene un mecanismo más de supervivencia, el más mortal y peligroso de todos. Imaginemos un cáncer formado por 1000 células, el paciente que lo sufra se somete a un tratamiento que resulta ser muy eficaz, y mata a 999, dejando sólo una viva. Ésta célula viva es resistente al fármaco, y puede dividirse hasta reconstituir otras 1000 células (ya que tiene capacidad de división ilimitada), pero esta vez, las 1000 células son idénticas a ésta y, por lo tanto, todas ellas resistentes al fármaco. Si ahora se utiliza otro fármaco distinto ocurrirá lo mismo, y así sucesivamente, en un proceso que algunos expertos consideran una evolución por selección, como la que describió Darwin, dentro de nuestro cuerpo.

Esto hace al cáncer muy difícil de tratar y se utilizan terapias que combinan distintos fármacos para evitar esto, pero el cáncer, muchas veces continúa escapando. Todavía nos queda mucha batalla por delante contra éste imparable enemigo.

*Se trata de una simplificación, no solo deben estropearse los genes que controlan la división de la célula, sino muchos genes distintos, aunque éstos son los principales.