Ciencia y salud

Por José Antonio Lozano Teruel

La molécula del año

Al comenzar uno nuevo, diversas instituciones mundiales escogen, bien al hombre, el coche o el acontecimiento del año recién finalizado. La prestigiosa Asociación Americana para el Progreso de las Ciencias, presidida por el investigador Francisco Ayala, nacido en España y nacionalizado americano, acaba de elegir como molécula del año 1994 a los sistemas moleculares que realizan en las células la reparación del ADN.

No es de extrañar esta decisión, ya que se calcula que entre el 80-90% de los cánceres tienen su causa en alteraciones del ADN, de donde se deduce la importancia de su posible y adecuada reparación. Comencemos recordando algunas características del ADN humano, nuestro material genético. Entre todas las células corporales sumamos unos 400 gramos del mismo. Si se extendiese en forma de una hebra longitudinal alcanzaría los doscientos mil millones de kilómetros, es decir, más de mil veces la distancia entre la tierra y el Sol. En nuestras células, el ADN se distribuye entre 23 parejas de cromosomas y se compone de unos cuatro mil millones de bases nucleotídicas informativas dispuestas secuencialmente, conocidas usualmente por las letras A, T, G y C, iniciales de los nombres químicos de las cuatro estructuras químicas diferentes que intervienen.

DAÑOS. Los daños al ADN se pueden ocasionar por diferentes vías: a) Agresiones ambientales, como luz ultravioleta, sustancias químicas mutagénicas que abundan en contaminantes, aditivos industriales o alimentarios, humo del tabaco, etcétera; b) Causas naturales, mucho más abundantes que las anteriores. Así, diariamente, cada una de mis cien billones de células pierde unas diez mil bases, o sea, un total corporal de diez trillones de bases por día, simplemente porque a la temperatura corporal de 37 ºC las moléculas de ADN tienden a romperse; c) Dentro del metabolismo normal del ADN, el momento más peligroso es el de la replicación o duplicación de la molécula de ADN para producir dos moléculas idénticas, lo cual tiene lugar siempre que ocurre la duplicación celular, cuando una célula se divide hasta formar dos células. Este fenómeno es muy frecuente a lo largo de una vida normal, pues nuestras células realizan nada menos que unos cien mil billones de ciclos de divisiones. Ello significa que, aun contando con una maquinaria molecular casi perfecta para realizar las copias del ADN, más perfecta que cualquier ingenio creado por el hombre, y capaz de tener menos de un error por cada base cada diez mil millones de duplicaciones, teniendo en cuenta los datos previamente señalados sobre la cantidad de células que poseemos y del número de bases en nuestro ADN, en total, a lo largo de nuestra vida, sufrimos billones de billones de modificaciones en nuestro ADN, algunas de las cuales pueden ser potencialmente muy peligrosas.

El que las copias del ADN sean casi perfectas, pero no totalmente perfectas, es una necesidad biológica. Si ello no fuese así, sería imposible la evolución biológica y tampoco sería factible la individualidad, es decir, la variación entre los individuos de una especie. Todos seríamos iguales, no existirían posibilidades de creación de nuevas especies, ni ocurrirían modificaciones para adaptarse al medio ambiente. Por el contrario, si las reproducciones de ADN fuesen muy defectuosas, ello significaría un incremento brutal de enfermedades como el cáncer, así como el que los hijos no heredaran adecuadamente las características de sus progenitores.

REPARACIÓN. Como ya hemos indicado, la solución biológica consiste en el funcionamiento de un excelente procedimiento de copia del ADN, a pesar de lo cual se producen billones de errores a lo largo de nuestra existencia. La mayoría de esos fallos no tienen trascendencia o incluso algunos son beneficiosos. Para detectar y corregir los cambios peligrosos es para lo que existen los sistemas reparadores del ADN, es decir, para reparar, para anular esas peligrosas alteraciones. Podemos comparar el sistema de reparación celular del ADN al de un servicio antiincendios de una ciudad que dispusiese de unos maravillosos detectores, capaces de localizar hasta la ignición de una cerilla por parte de un ciudadano. En la mayor parte de las ocasiones, los fuegos detectados (encender un cigarrillo, cocinas de los hogares, calderas de calefacción, usos industriales) no son peligrosos y, por tanto, no se debe actuar sobre ellos. Sin embargo, en los casos de peligro, la intervención debe ser lo más temprana posible para evitar los daños. Pero si el incendio es muy violento, o el sistema antiincendios posee pocos medios o es anticuado, la catástrofe se hace inevitable.

Así sucede con los innumerables y continuos daños en nuestro ADN celular. La mayoría de las veces no tienen consecuencias adversas. En caso contrario, intervienen los sistemas específicos de reparación del ADN que usualmente consiguen resolver el problema. Tan solo terminan en catástrofes (como cánceres) los procesos cuando acaecen muchos errores sucesivos, estos son de gran magnitud o, posiblemente, con el paso de los años, al envejecer, el sistema reparador pierde eficacia, al igual que ocurriría en un parque de bomberos con su material viejo y anticuado.

RECURSOS. A la vista de lo expuesto la pregunta inmediata que nos haríamos sería ¿por qué no disponemos de suficientes y modernizados equipos para poder evitar totalmente cualquier catástrofe?. La respuesta es obvia: al igual que un Ayuntamiento no podría permitirse económicamente que el 90% de su personal fuesen bomberos en activo en orden a disponer de suficientes recursos para apagar cualquier hipotético incendio, la economía celular tampoco podría soportar un costo metabólico situado por encima de unos determinados límites. En todo caso, nuestro sistema celular de reparación del ADN es asombrosamente eficaz, teniendo en cuenta los resultados obtenidos y la magnitud de la tarea a realizar.

En los seres vivos existen varios sistemas moleculares diferentes de reparación del ADN. El NER (Nucleotide Excision Repair) realiza la escisión específica del fragmento lesionado de ADN y a continuación se efectúa la resíntesis y reparación del mismo. El sistema MR (Mismatch Repair) se encarga de arreglar las uniones atípicas entre bases como las observadas, por ejemplo, en el cáncer de colon esporádico humano. En cuanto al sistema BER (Base Excision Repair) repara las bases simples dañadas.

En el año 1994 se han conseguido grandes avances en el conocimiento molecular de estos sistemas de reparación del ADN, de los genes implicados y de las patologías afectadas, aspectos que procuraremos comentar próximamente, demostrándose una vez más el acierto de la predicción realizada hace 46 años por Max Delbrück, uno de los padres de la Biología Molecular: "....cualquier célula viviente lleva en ella misma la experiencia de mil millones de años de experimentaciones sufridas por sus células ancestros. No se puede intentar explicar los fenómenos biológicos complejos con unas pocas palabras"