EL PRECIO DE LA EVOLUCIÓN

Actualizado: feb 28

El cerebro del Homo sapiens sapiens, hasta donde sabemos, es el más acabado producto de la Evolución en el Sistema Solar. Dado nuestro inmenso crecimiento demográfico y tecnológico, y nuestra eficaz conquista de todos los ecosistemas planetarios, en cierto sentido es lógico que muchos de los animales pensantes de nuestra especie experimenten un sentimiento de superioridad hacia el resto de los seres vivos. Lógico, pero erróneo. No solo vivimos en estrecha simbiosis con la Biosfera y somos por ello absolutamente interdependientes (lo cual debería bastar para llamarnos a la humildad) sino que, desde el punto de vista bioquímico, somos bastante limitados. En efecto, infinidad de organismos tienen capacidades de síntesis y regulación biológica vastamente superiores a las nuestras. Esto incluye, por cierto, a las bacterias.


Las células de la Neurospora crassa, especie de moho del pan extensamente estudiado en genética, ejecutan en su interior un inmenso número de reacciones bioquímicas que nuestras células no pueden ni remotamente emular. Si comparamos la extensa lista de nutrientes esenciales para los humanos, es decir, la lista de vitaminas, aminoácidos y otras moléculas imprescindibles e “infabricables”, es claro que tenemos grandes limitaciones en este sentido. De no obtener con la dieta los numerosos nutrientes esenciales requeridos, los seres humanos caemos enfermos con horrendas patologías carenciales (escorbuto, beriberi, pelagra, anencefalia, raquitismo, kwashiorkor, anemia perniciosa, etc.) que son ni más ni menos que auténticas lesiones bioquímicas, incompatibles con la vida. La Neurospora, en cambio, no requiere tener aminoácidos en su medio de cultivo ni tampoco ninguna vitamina (a excepción de la biotina), ya que puede sintetizarlos todos por sí misma! Es gracias a semejante capacidad de síntesis que los microorganismos han sobrevivido durante eones en nuestro planeta, adaptándose a glaciaciones, sequías, incendios forestales, inundaciones, erupciones volcánicas, impactos de meteoritos, toda clase de cambios climáticos y, crucialmente, a nuevas toxinas vegetales creadas por las plantas para defenderse de bacterias e insectos.


Fig.1 La Neurospora crassa -un hongo del pan- es capaz de prosperar en un medio de cultivo tan minimalista que contiene solo agua, un poco de nitrógeno, algunas sales inorgánicas simples, un único alimento carbonado (azúcar) y un solo cofactor enzimático (biotina). Los centenares de moléculas complejas necesarias para sus funciones celulares son fabricadas internamente por este increíble moho, utilizando su repertorio de herramientas bioquímicas. La increíble versatilidad bioquímica del hongo Neurospora crassa ha demostrado que, en comparación, las células humanas son bastante limitadas en su capacidad de síntesis de muchas sustancias requeridas para el funcionamiento óptimo de nuestro organismo. Suplementar nutrientes esenciales en cantidades realmente abundantes (varios múltiplos de la DDR) es una excelente estrategia para optimizar nuestra salud. Los experimentos con Neurospora crassa -y más tarde con Bacillus sutilis- demostraron que, si bien nuestros ancestros homínidos fueron perdiendo capacidad de síntesis de muchas vitaminas y enzimas, proveer dichas sustancias en gran cantidad nos confiere una auténtica VENTAJA COMPETITIVA, tanto física como mental.


Tal es el precio (biológico) de la Evolución. En vista de nuestras severas limitaciones bioquímicas, un aspecto crucial de la salud humana es proveer abundantes cantidades de micronutrientes (vitaminas, aminoácidos, minerales y ácidos grasos) para subsanar las carencias que todo individuo inexorablemente tiene. Pero hay un argumento aún más poderoso a favor de las intervenciones ortomoleculares (la práctica de aportar megadosis de nutrientes o bien de suprimir ciertas moléculas presentes en el medio interno) y es que no tener que fabricar muchos de nuestras propias moléculas esenciales nos permite ahorrar esa energía bioquímica, destinándola a funciones más elevadas, como la inteligencia. En efecto, la demostración experimental de que nuestra especie evolucionó gracias a que “renunció” progresivamente a lo largo de la evolución a la síntesis de muchos de los compuestos químicos imprescindibles para nuestras células, habla a las claras del valor de la suplementación metanutricional.


La Neurospora tiene unos 10.000 genes, cada uno de los cuales codifica para una proteína específica, por ejemplo, una enzima que sintetiza un compuesto orgánico. En 1941, a lo largo de una intenso periodo de experimentación empleando radiación ionizante, unos investigadores descubrieron que de tanto en tanto un gen específico sufría una mutación, de modo que la célula perdía su capacidad de fabricar uno de los aminoácidos o vitaminas esenciales para su vida (1). Esta espora mutada daba lugar a una cepa (estirpe) carenciada del moho, que solo podía sobrevivir con la adición de la molécula deficiente al medio de cultivo. Los investigadores pudieron mantener vivas las cepas mutantes en el laboratorio al proporcionar a cada cepa el alimento adicional que necesitaba para su correcto funcionamiento, siendo este el único modo de obtener una tasa normal de replicación. A dichas cepas se las denominó mutantes auxotróficos, significando que solo pueden sobrevivir si se les provee la sustancia deficitaria.... ¿Suena familiar? Claro que sí, los humanos somos mutantes auxotróficos! Esta serie de experimentos dio paso a la noción “un gen, una enzima”, de suma importancia para el desarrollo de las investigaciones subsiguientes, creando en efecto el campo de la genética molecular.


No tener que fabricar vitaminas ahorra energía para las funciones superiores y confiere una ventaja evolutiva.


Ya en la década de 1960, otra serie de originales y sencillos experimentos con la bacteria Bacillus sutilis reveló que, al irse desembarazando con el tiempo de varios procesos de síntesis bioquímica, las cepas deficientes podían llegar a sobrepasar a sus congéneres salvajes (2). Esto implica que los organismos que no tienen el trabajo continuo de ir fabricando todas y cada una de las sustancias requeridas viajan más ligeros, por así decirlo, que los organismos competidores dentro del mismo ecosistema. Tales hallazgos han permitido concluir que, en un ambiente rico en nutrientes, nuestros antepasados remotos obtuvieron de hecho una ventaja evolutiva sobre otros organismos más autosuficientes. El costado negativo de esta estrategia evolutiva es, por supuesto, que pasamos a ser totalmente dependientes de la presencia de nutrientes esenciales en la dieta.

Fig.2 Cultivos de Bacillus sutilis en placa de Petri. Los clásicos experimentos de Zamenhof y Eichhorn, consistieron en exponer a las células del moho a la radiación ionizante para causarles mutaciones genéticas, produciendo así progresivamente cepas con un gen defectuoso, sin capacidad por tanto de sintetizar uno u otro nutriente (según fuera el gen anulado por la mutación).


La parte más relevante del experimento comenzó poniendo a competir una cepa que tenía el poder de fabricar el aminoácido triptófano contra una cepa mutante que había perdido la capacidad de fabricarlo. Si se colocaba el mismo número de células de las dos cepas en un medio de cultivo carente del aminoácido, la cepa que podía fabricar triptófano sobrevivía, mientras que la otra se extinguía. Sin embargo, poniendo juntas igual cantidad de células de ambas cepas pero esta vez en un medio que contenía un buen suministro de triptófano, el resultado era exactamente inverso. La cepa mutante, aquella que había perdido la capacidad de sintetizar triptófano, no solo sobrevivió sino que terminó desplazando a la cepa salvaje (no alterada). Debe recordarse que ambas cepas bacterianas eran exactamente iguales en todo sentido, salvo en la mutación que había inutilizado el gen responsable de la capacidad de fabricar triptófano.


La lógica conclusión es que la demanda energética y el compromiso de recursos para hacer funcionar la maquinaria bioquímica que sintetiza triptófano, constituían de hecho una desventaja competitiva para la cepa salvaje. Comenzando con igual número de células de ambos tipos, tras unas 50 divisiones celulares (generaciones) la cepa victoriosa aventajaba a la cepa salvaje a razón de 1 en 1.000.000. Expresado en términos humanos –considerando 30 años el lapso de una generación humana- el triunfo total de la cepa que no genera su propio triptófano (y la extinción de la otra) hubiera tomado apenas 1500 años. Esta serie de experimentos demostró un revolucionario concepto: Liberarse de la maquinaria molecular para sintetizar sustancias esenciales, “delegando” la obtención de estas a la alimentación, provee una formidable ventaja evolutiva. El célebre experimento de Zamenhof y Eichhorn es considerado una réplica del proceso de selección natural de las especies a escala microscópica.


Considerando que somos, en efecto, el resultado de innumerables mutaciones auxotrofas que nos otorgaron ventaja evolutiva, debe tenerse siempre presente que, biológicamente hablando, los seres humanos prosperamos con ímpetu cuando disponemos de abundantes micronutrientes.


Ernesto Prieto Gratacós

Laboratorio de Ingeniería Biológica

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REFERENCIAS:


1. Fifty years ago: the Neurospora revolution. Horowitz NH. Genetics. 1991


2. Study of microbial evolution through loss of biosynthetic functions: establishment of "defective" mutants S Zamenhof, H H Eichhorn Nature, 1967.


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