EL SIGNIFICADO BIOLÓGICO DEL MENSAJE GENÉTICO ESCRITO EN EL GENOMA.

El significado biológico del mensaje genético escrito en el genoma

Arvo Net
Natalia López Moratalla
13/11/08


Empieza a repetirse, en la actualidad, la apreciación de que con la presentación y publicación del “borrador” del mapa genético, por los equipos de investigadores que trabajan y seguirán trabajando algunos años más en el proyecto Genoma Humano, comienza una nueva era de la Biología y la Medicina. La mayor sorpresa que nos ha deparado este avance científico es el número tan pequeño de genes que tenemos los seres humanos: unos 40.000 frente a los más de 100.000 que esperábamos, por los cálculos efectuados en estudios anteriores; nos da idea de esta “escasez” de genes el hecho de que la mosca de la fruta, cuyo genoma fue el primero en descifrarse, posee más de 13.000 genes en sus células y el de que chimpancé sólo tiene unos centenares de genes menos que un hombre. Al mismo tiempo que esto ha sorprendido, se apoyan o reafirman biológicamente dos ideas que ya conocíamos. En primer lugar que la conducta humana no está determinada biológicamente; puede haber una cierta predisposición a una enfermedad, un temperamento, pero el carácter o la personalidad se los gana cada uno en el ejercicio de su libertad; cada uno tenemos una biografía personal ligada pero no determinada por la vida biológica. Y en segundo lugar, la idea de que la noción de razas humanas no tiene sentido ni fundamento biológico: más del 99,9% del mapa genético de cada individuo es idéntico; es decir, de los tres mil millones de “caracteres” que llevamos escritos en nuestros cromosomas sólo hay variación en unos pocos miles de ellos.

Como es bien conocido con la fecundación se completa, mediante la aportación de ambos progenitores, el patrimonio hereditario propio de un individuo de esa especie Los gametos, las células que aportan padre y madre para la generación del embrión de una sola célula, el cigoto, son siempre haploides; quiere esto decir que estas células sólo son portadoras de una mitad de la dotación genética, genoma, característica de las células somáticas, que son diploides. La dotación genética de los seres humanos está contenida en 46 cromosomas, 44 de ellos denominados autosomas, formando 22 pares con información equivalente en cada miembro del par; y el par 23, que corresponde a los cromosomas sexuales, dos cromosomas X determinantes de la versión femenina, o un X y un Y, si de la versión masculina se trata. Los 22 autosomas procedentes del padre, y los 22 procedentes de la madre no intervienen en la determinación sexual. Sin embargo, dentro de cada nuevo par que se constituye en el cigoto, el cromosoma que viene del padre mantiene sus diferencias en relación con el que procede de la madre, y esas diferencias determinan también que cada uno contribuya, con sus peculiaridades, al desarrollo del embrión. Los diferentes cromosomas tienen diferente tamaño y todos ellos son DNA empaquetado. El DNA es un larguísimo polimero formado por la unión de cuatro compuestos: nucleótidos de guanosina (G), de citosina (C), de adenina (A) y de timina (T); de ahí que hablemos de que la secuencia en que se unen esos cuatro compuestos sea un mensaje escrito en un alfabeto de cuatro letras.

¿Qué “dicen” esos tres mil millones de letras escritas en las páginas del genoma de cada ser vivo con ese alfabeto de cuatro letras? ¿qué es un mensaje genético?

El mensaje genético como forma de los vivientes

Es obvio que existe una enorme variedad de seres vivos, desde los que consisten simplemente en una sola célula, hasta los formados, como es el caso del organismo humano, por millones y millones de ellas. A diferencia de los materiales que constituyen el mundo inerte, las estructuras corporales de cualquier ser vivo son complejas asociaciones de moléculas organizadas en niveles jerarquizados. Pero, sobre todo, lo que le caracteriza y lo distingue de la realidad natural no viva, es que en un ser vivo cada componente y cada parte del organismo tienen su función propia. Si se trata de un organismo pluricelular todas las células, tejidos y órganos, mantienen una unidad dentro del conjunto, que hace que viva ese organismo, ese individuo concreto. El conjunto individualizado es más que la suma de las partes; precisamente porque todas las partes se integran con armónica perfección, cada organismo vivo tiene una vida propia, con un inicio, un desarrollo temporal en el que se completa, crece, se adapta a diversas circunstancias, se reproduce, envejece, a veces enferma, y necesariamente muere. Más aún, cada ser vivo es capaz de realizar una serie de funciones y operaciones que son propias de la especie a que pertenece mientras otros no tienen esas capacidades.

A diferencia de un ser vivo, un artefacto, una estatua por ejemplo, que represente a un determinado personaje puede estar hecha de bronce, mármol o yeso; y a la inversa con un trozo de barro se puede construir un jarrón o un borrico: la materia y la forma no se “pertenecen mutuamente” en los seres artificiales. Un ser vivo, por el contrario, se construye a sí mismo: toma materiales del entorno, los convierten en suyos y modela su propio organismo siguiendo el programa escrito en su propio material genético. La identidad de cada individuo, en su unidad, y con todas las características particulares que le hacen ser ese individuo concreto, está expresada, escrita de forma precisa en su dotación genética, presente en todas y cada una de sus células. Esa información genética se "escribe", como ya se ha comentado, en forma de secuencias específicas de los cuatro nucleótidos del DNA que integra los cromosomas. La dotación genética, los cromosomas, que hereda de sus progenitores, constituye su diseño, su “forma”; en ella están escritos los caracteres que le hacen ser un individuo concreto y este patrimonio genético propio permanece como tal a lo largo de su vida. Por ello, y a pesar de los cambios de tamaño, e incluso de aspecto, que conlleva el paso del tiempo, mantiene a lo largo de su existencia una identidad biológica. Cada parte de su organismo le pertenece durante toda su vida y sólo muy limitadamente admite un transplante de un órgano o tejido; es más puede distinguir lo propio de lo extraño.

En términos generales, podemos decir que las funciones biológicas que realiza en cada una de estas etapas están escritas en los genes, constituyendo el programa o mensaje genético. El mensaje genético es inmaterial como toda información o mensaje. Un mensaje que se actualiza, que tiene un inicio concreto, que comienza a emitirse en el tiempo y con ello empieza la existencia del viviente. Al emitirse el mensaje se irán formando estructuras, órganos y tejidos, diferentes entre sí y que realizan diferentes funciones. Y la duración de la vida es el tiempo de la emisión del mensaje. Puede decirse que la forma de los seres vivos es un mensaje, el mensaje genético, cuyo contenido y las reglas de juego de la emisión de ese mensaje dan cuenta de las diferencias de grado de ser de los diversos seres vivos. Las diferencias entre los seres vivos, su grado de ser, su diferente identidad biológica y diferente forma de vida, con mayor o menor autosuficiencia, o mayor o menor dependencia del exterior, se debe a las diferencias en el "contenido" del mensaje: los genes que tiene y las instrucciones que indican el modo, momento de la vida y lugar del organismo en que habrán de expresarse o acallarse cada uno de los genes y el final natural de la vida cuando el mensaje se haya emitido por completo.

Diferencias en los mensajes genéticos de los diversos seres vivos

Analizamos brevemente la gradatoria de ser de los diferentes vivientes según el tipo de mensaje genético.

Un virus es un ser vivo con muy poca información genética; tan poca que para emitir su mensaje y replicarse necesita "aprovecharse" de otros; la emisión no es autónoma.

El mensaje genético de un organismo unicelular es autosuficiente para que realice las funciones vitales específicas y características; toma de su entorno los materiales disponibles y los emplear en la obtención de la energía que necesita para alimentarse, moverse, y reproducirse; como todos los seres vivos, transforman el medio en el que viven, y establecen una relación vital de manera que entran en comunicación con el mundo exterior y para ello poseen sistemas de recepción de estímulos, los llamados receptores. Ellos mismos, al poder autorregular sus propias capacidades, y así se adaptan a lo que su entorno les ofrece. Es decir, tiene muy poca "libertad de acción", o mejor dicho, tienen muy poca autonomía. Además se caracteriza porque se reproduce por escisión: como tal individuo muere al dar paso a dos por duplicación del material genético y división. Es individual pero cada individuo tiene "poca identidad"; casi todo lo que dice su texto al emitirse es la información para dar una copia idéntica, una replica de sí, y escindirse en dos. Por ello son muy iguales entre sí.

Por el contrario un organismo pluricelular tiene como forma un mensaje más amplio. Un mensaje que permite construir un "cuerpo" u organismo con partes diferenciadas, y funciones vitales, más o menos complejas, y sobre todo tener reproducción. Por la reproducción los seres vivos generan otros seres semejantes a sí mismos, en cuanto que dotados de los caracteres propios de la especie a que pertenecen sin dejar de existir en el proceso como tal individuo. La reproducción sexual requiere la participación de dos individuos para la producción de la descendencia, aportando cada uno, padre y madre, la mitad del material genético del nuevo ser; por el contrario, en la reproducción asexual, un sólo individuo puede dar lugar a otro, desde una parte de él o por autofecundación. La mezcla de material genético de sus progenitores va haciendo más diferentes entre sí a los individuos de una misma especie.

El mensaje genético de un vegetal no tiene instrucciones para que el organismo que se construya, siguiendo dichas instrucciones, tenga ni sensibilidad ni automovimiento. Son muy dependientes del entorno incluso para llegar a adquirir el desarrollo, la figura y el tamaño que les corresponde por el hecho de ser un individuo de tal especie.

El mensaje genético de un animal informa un organismo que procesa información. Usan el mensaje, lo que les permite un conocimiento instintivo, genéticamente determinado en su patrimonio (y en algunos casos conocimiento curioso, mucho más indeterminado), que les capacita para vivir con un mayor grado de autonomía; tienen sistema nervioso y por tanto realizan operaciones como ver , oler, etc de las que carece un vegetal. Pero además, aun entre los animales con reproducción sexual hay una fuerte gradatoria; no es tanto que el mensaje genético sea mucho más complejo sino que a lo largo de la construcción del organismo el mensaje inicial, contenido en el patrimonio genético del momento inicial de la vida del individuo, va modificándose irreversiblemente; guardan memoria de lo que ha ido sucediendo y del tiempo de la vida que ha transcurrido. El estado del mensaje y con ello las instrucciones que emite son diferentes en una célula embrionaria, que diferenciándose a hígado o a pulmón.

En los de mamíferos el proceso de desarrollo y diferenciación es irreversible; esas modificaciones del mensaje de cada individuo le permiten construir diferentes órganos y tejidos más complejos y en ese sentido son los más perfectos en la escala del ser. Y al mismo tiempo supone que hay una barrera natural a la vuelta atrás: a que el mensaje propio pueda ser "copiado" y actualizado para dar origen a un nuevo individuo, a un individuo clónico. Se puede afirmar así que el carácter de irrepetibilidad, el reguardo de la identidad irrepetible, las diferencias entre individuos de la misma especie, incluso de los miembros de la misma familia, se reafirma biológicamente a partir de mamíferos. Se subrayan, o se pone entre paréntesis, parte de los genes y así se guarda memoria de su historia y de la historia de cada uno de sus linajes celulares. La emisión del mensaje genético de un mamífero tiene una lógica diferente y nueva, que los sitúa en el vértice de la escala animal. Más aún al momento de nacer mantiene una cierta plasticidad neuronal, que le permite ir cerrando o determinando progresivamente circuitos y mantener un cierto tiempo capacidad de aprendizaje: guarda en la “memoria neuronal” lo aprendido. Y lo hace por un mecanismo en cierta medida similar a la memoria de la construcción del cuerpo: modificando el mensaje genético de las células neuronas que han participado en recibir y transmitir la señal de los sentidos interactuando a través de una sinapsis, y de los circuitos neuronales que procesan la información.

Por tanto, podemos decir que en los seres vivos hay -en expresión de L. Polo- un “sobrante de forma”, que hace posible que el organismo, construyéndose, y viviendo a medida que se emite el mensaje de génico, vaya siendo capacitado para realizar unas operaciones que son de distinto rango de unos a otros. Un girasol se mueve en busca de la luz porque los rayos inciden en compuestos que cambian su estructura y mecánicamente transmiten la señal que acaba en el giro, pero no ve el sol; un perro se mueve en busca de un hueso porque lo ve, lo reconoce, y lo desea porque siente hambre y este proceso no puede ser producido sólo por interacciones entre moléculas y células. A la forma del vegetal o del animal se la ha llamado respectivamente “alma vegetal” y “alma animal”.

Mensaje genético humano y alma humana

También los humanos recibimos con la generación por parte de nuestros padres un patrimonio genético con todas las instrucciones para construir el cuerpo. Ahora bien, es evidente que el ser humano es capar de entender, razonar, programar su futuro, amar..., operaciones que no puede hacer ni el más evolucionado primate. Habría que afirman que su “sobrante de forma”, ese “plus”, es de naturaleza radicalmente distinta de la de cualquier otro animal no humano: es no sólo inmaterial, como toda forma, sino espiritual y además capaz de subsistir, de no dejar de existir con la muerte, con la terminación de la emisión –natural o accidental- del mensaje genético completo. El porqué de esa unidad plena y perfecta materia y espíritu, que hace del cuerpo del hombre un cuerpo humano, lo explica la doctrina cristiana cuando afirma que en el origen concreto de cada persona se encuentran y se aúna, de una parte, la acción creadora de un alma individual por Dios, y de otra, la acción generadora de los padres, que prepara el patrimonio genético del nuevo ser. Ambas acciones constituyen el principio que da origen a una persona; los seres humanos no se reproducen, sino que procrean. La vida personal que comienza, y que manifestará más tarde las actividades propias de la persona, es inseparable de la vida biológica que arranca en ese momento, aunque al mismo tiempo aquella no pueda ser reducible a esta. Es decir, el cuerpo del hombre es siempre un cuerpo humano con carácter personal. Se es ser humano cuando las características genéticas indican pertenencia a la especie humana, con absoluta independencia de que tenga, o no tenga todavía, o no tenga nunca, la posibilidad de actuar como persona. Que el cuerpo de un ser humano sea siempre necesariamente un cuerpo humano, significa, o puede expresarse diciendo, que el alma, infunda por Dios en el momento de la concepción, es la forma del cuerpo. Y puesto que existe una correspondencia plena entre espíritu y materia, no toda disposición de la materia individualizada como un organismo vivo, tiene potencia o capacidad de recibir un alma humana.

Sólo tiene potencia de ser humana la disposición de la materia que resulta del engendrar de los padres, de la fusión en una unidad de un gameto paterno y otro materno, incluso cuando esa fecundación se haya hecho artificialmente, o de las células preparadas, por cualquiera de las técnicas de clonación, de manera que resulten capaces de inducir el arranque de la emisión de un mensaje genético correspondiente a un individuo de la especie humana.

En la especie humana -como en muchas otras de mamíferos-, cuando en los primeros días de vida el programa genético empieza el despliegue de sus potencialidades, es posible que las células originadas por división de un único cigoto se separen, y se reagrupen de nuevo, dando lugar a dos embriones que se anidan independientemente y originan dos hermanos idénticos, dos gemelos monocigóticos. Aunque puedan separarse las dos células iniciales, o dos grupos de dos o más células, y continuar luego por separado sus divisiones, esa posibilidad de no estar unidas entre sí, a pesar de estar juntas, depende de la interacción, a través de las moléculas de membrana, con función de "pegamento". Su aparición en el momento adecuado, la cantidad elaborada y las pequeñas variaciones de su composición, que afectan a la “fuerza de pegado” de estas moléculas, son circunstancias controladas, al menos en cierta medida, por la dotación genética de ese cigoto. En ocasiones en ese único individuo puede darse lo que en biología se denomina una multiplicación vegetativa; esto es, la formación de un nuevo individuo por un proceso de escisión, o simplemente porque se separen de él unas pocas células, con capacidad de construir un organismo completo. La individualidad proviene fundamentalmente de la fecundación, proceso en el que se forma un genoma único y así, mientras el cigoto forma una sola individualidad biológica, estamos ante un solo individuo, pero si se divide en dos unidades, con un proyecto vital independiente, entonces tenemos dos individuos: dos almas, creadas por Dios, han hecho ser dos seres humanos a dos disposiciones de materia, producidas en la misma generación, capaces de ejecutar, con ligeras diferencias, un programa genético con idéntica información. Pero que dos gemelos tengan el mismo mensaje genético, no hace que sean dos seres idénticos e indiscernibles biológicamente; cada actualización del programa -en un caso con la fecundación y en otro con la activación como una unidad de las células escindidas- configura un ser vivo diferente, individualizando los elementos materiales con que se construye ese organismo. En definitiva, en un proceso de desarrollo en el que permanece invariables la individualidad corporal, y la pertenencia a la especie, se conserva la identidad biológica; es justamente la individualidad corporal y la pertenencia a la especie lo que compone la identidad biológica. Así podemos afirmar que los individuos gemelos, o clónicos, tienen una dotación genética idéntica en el momento en que el mensaje genético se constituye, pero se individualizan con la actualización y emisión separada del mensaje genético, lo que permite constituir individualidades corporales independientes y con ello diferente identidades biológicas y diferentes personas.

La expectación sobre las posibilidades que abre la secuenciación del genoma humano, que se ha combinado con el temor a los abusos, ha llegado a producir en algunos el efecto de su práctica "sacralización". El genoma humano es sólo el sustrato biológico de la corporalidad; un elemento constitutivo de la persona. Al igual que la vida biológica del hombre adquiere su valor por ser cuerpo humano, ya que es la persona la que tiene valor por sí misma, tiene dignidad, el genoma de cada hombre tiene en la dignidad de la persona la base del respeto que merece, pero no es obviamente el elemento fundante de la dignidad humana.


Los hombres de cualquier etnia y procedencia geográfica tienen el mismo genoma

En nuestra especie (la única especie humana, la Homo sapiens sapiens) el concepto raza, o población intraespecie, se desdibuja, si se compara con las de las demás especies, y destaca, por el contrario, la diversidad individual. En la historia de la humanidad las inmigraciones y el mestizaje han sido amplios y continuos por lo que no existen grupos “puros” que hayan existido como unidades diferentes. En algunos pocos casos, algunos caracteres, muy poco significativos -un mismo grupo sanguíneo, o un mismo rasgo facial, etc.,- están presentes sólo en grupos que han permanecido largo tiempo aislados y por ello conservan, sin mezcla, el patrimonio genético de las familias fundadoras. El racismo no encontró nunca apoyo en las Ciencias Biológicas.

Las características de la conducta humana han hecho que el factor evolutivo variación génica -que diferencia algunos rasgos- sea muy alto, mientras el factor selección natural, que unifica los caracteres de los individuos, ha tenido poco relieve en la historia biológica humana. La mutación que introduce variación es un proceso al azar, que en la especie humana es más frecuente que en otras por la gran variabilidad de hábitos alimenticios, de ambientes en que vive, etc. También aumenta la variación por la enorme frecuencia de descendencia entre personas procedentes de regiones geográficas alejadas. Y al mismo tiempo la selección natural es menos potente y no disminuye la variabilidad. Es obvio que entre los hombres dejar más descendientes no es una cuestión de condiciones físicas que les hace más aptos para un entorno. Si pensamos en un ambiente con problemas adversos, como el frío, la selección desempeña un cierto papel “eligiendo entre lo existente”: los esquimales capaces de producir más calor corporal, los aborígenes sumergiéndose en un semi-letargo que ayuda a conservar el calor, pero el resto de los hombres, sin ninguna ventaja natural, escapan de la selección porque se las arreglan ante el frío cubriéndose con ropa u otros sistemas de protección "artificiales". De igual forma se puede decir que la selección natural ejerció también una influencia en rasgos como el color de la piel: “presionó” a emigrar hacia las regiones más soleadas a aquellos con un tipo de alelo que produce una pigmentación mayor, porque tal pigmentación supone una defensa de los efectos malignos de las radiaciones solares. Pero personas con poca pigmentación se protegen artificialmente de esos efectos perjudiciales del sol.

En definitiva, si bien algunos rasgos distinguen a los pertenecientes a las “razas” principales -africanos, amerindos, aborígenes australianos, caucasianos, indios y pakistaníes, mogoles, aborígenes del sur de Asia y Oceanía-, esas diferencias sólo suponne un 6,3% de toda la posible la variabilidad génica de la humanidad entera; otro 8,3% de variabilidad se da entre individuos de naciones diferentes de una misma etnia, mientras que el 85,4% se da entre dos individuos de una misma nación. La mayor variabilidad de caracteres o rasgos es la individual: teniendo todos el mismo patrimonio genético, siendo igualmente hombres, no hay dos seres humanos que sean exactamente iguales en su genética. La biología humana bien diferente de la animal, ha hecho posible que cada hombre pueda alcanzar una especificidad genética individual, que se hace única, con una singularidad irrepetible que es la expresión biológica de la singularidad de la llamada a la existencia por parte de Dios a cada hombre.

Esa letra por cada mil de los tres mil millones de letras del genoma humano que varía de un hombre a otro hace que cada uno tenga una dotación genética única y singular. Esa determinación irrepetible es función fundamental del genoma, aunque a esa irrepetibilidad contribuye también, en menor grado, la diversidad de los materiales con que se constituye: el citoplasma del óvulo materno, el propio entorno materno y los componentes y su diferente interacción espacio-temporal en el medio ambiente. De hecho, los gemelos monocigóticos no son genéticamente idénticos del todo.

Determinismo genético

La declaración universal sobre el genoma humano de la Organización de las Naciones Unidas para la Educación, la Ciencia y la Cultura (UNESCO) advierte del peligro y la falacia del determinismo genético del hombre: la dignidad humana obliga a no reducir a los individuos a sus características genéticas. No obstante, tras el anuncio del avance en la codificación del genoma, se han alzado voces que proclaman que una vez terminado el Proyecto Genoma Humano ya no nos queda nada más por decir sobre el hombre y sobre su presencia en el mundo. Es obvio que este importante avance científico podrá ayudar a predecir, prevenir y más adelante curar muchas enfermedades. Nos permitirá avanzar en el conocimiento del proceso evolutivo, de la construcción de los organismos. Pero no es menos obvio que no resuelve el misterio del ser humano, el misterio de cada vida personal, de la historia, la biografía de cada uno, que no es simplemente el desarrollo de su vida corporal. El mundo en que vivimos condiciona en gran medida las trayectorias de cada uno, aunque siempre en un mismo mundo ha habido y habrá vidas muy diferentes en sí mismas y de muy diferente intensidad. Es evidente que cada uno es en cierto sentido hijo de su tiempo; la mentalidad de una época histórica, o de un ámbito cultural, se refleja en las pautas de comportamiento, en los enfoques y las interpretaciones de la realidad, en planteamientos de vida; configuran de tal forma que nos referimos a las personas que se salen de esa mentalidad como anticuadas, avanzadas, exóticas o muy del lugar; hablamos con razón del tiempo histórico, o de una persona con mentalidad occidental o oriental. Pero, aún así, para cada ser humano la vida es siempre tarea personal; no sólo nos hacemos sino que proyectamos nuestra vida, y al mismo tiempo esa vida viene en gran medida configurada en la relación con los demás. Nada de esto, ni otras muchas cosas más de la existencia humana, están escritas en los genes.


Natalia López Moratalla es catedrática de Bioquímica y Biología Molecular