Todos somos mutantes. Cada característica que define a nuestra especie es el resultado de una mutación genética en algún momento de la historia de la evolución. Y lo mismo ocurre con cualquier otro organismo del planeta. Sin embargo, la mayoría de las veces pensamos en las mutaciones como algo malo, que conduce a la discapacidad o a la enfermedad. Entonces, ¿con qué frecuencia estos cambios en el ADN son perjudiciales y cuántos de ellos son potencialmente útiles? Un nuevo estudio sugiere que las mutaciones letales pueden ser mucho menos comunes de lo que creíamos, al menos en las bacterias.
La mayoría de las mutaciones del ADN están causadas por errores que se producen cuando una célula hace una copia de toda su información genética para poder dividirse en dos nuevas células. Las bacterias como E. coli tienen que copiar alrededor de cinco millones de letras del código de ADN. En el caso de los seres humanos, son alrededor de 3.200 millones de letras de ADN en óvulos y espermatozoides, y el doble en otras células del cuerpo.
A pesar de los sofisticados sistemas para detectar y reparar los errores de copia a medida que se producen, algunos se escapan ocasionalmente de la red. La mayoría dan lugar a lo que se denomina «mutaciones puntuales», ya que implican el cambio de una sola letra del ADN. Sin embargo, incluso éstas pueden dar lugar a grandes cambios, alterando los genes y las proteínas que producen. Esto, a su vez, puede afectar a la forma en que el cuerpo crece o funciona.
Las mutaciones pueden impulsar la evolución, si dan a un individuo una ventaja que significa que tiene más probabilidades de sobrevivir para tener hijos y transmitir el gen mutado. Las posibilidades de que las mutaciones aleatorias en millones o miles de millones de letras de código sean beneficiosas pueden parecer pequeñas. Pero la vida en la Tierra existe desde hace cuatro mil millones de años, por lo que las escalas de tiempo de la evolución son enormes.
Pero las mutaciones también pueden causar graves problemas de salud, algunos de los cuales también pueden ser heredados. Recientemente, unos investigadores franceses intentaron averiguar con qué frecuencia las mutaciones eran realmente perjudiciales, utilizando la bacteria E. coli como modelo. Lydia Roberts y sus colegas utilizaron una ingeniosa técnica que les permitió visualizar los cambios en el ADN que se producían mientras las bacterias se dividían.
La forma habitual de estimar las tasas de mutación en las bacterias consiste en cultivarlas en placas de agar, platos de plástico que contienen una gelatina rica en nutrientes para los microbios. Pero el problema de este método es que las bacterias que adquieren una mutación letal obviamente mueren, por lo que la información sobre estos cambios genéticos se pierde de forma permanente.
Para evitarlo, los investigadores franceses utilizaron un diminuto chip que contiene 1.000 canales microscópicos, en los que se introduce un caldo nutritivo líquido. Las nuevas células producidas tras cada división celular permanecen en los canales, independientemente de cualquier mutación perjudicial que pueda afectar a su supervivencia.
El equipo utilizó entonces imágenes de lapso de tiempo, combinadas con un marcador fluorescente que parpadeaba cada vez que se producía una mutación. De este modo, se obtuvieron impresionantes vídeos de las bacterias que se multiplican y mutan, que recuerdan a las líneas de código retratadas en la película de ciencia ficción The Matrix.
Los resultados, publicados en Science, sugieren que las mutaciones puntuales en las bacterias surgen a un ritmo constante de aproximadamente una cada 600 horas. Para sorpresa de los investigadores, también descubrieron que sólo alrededor del 1% de estos cambios en el ADN eran letales para las bacterias, mucho menos de lo que se pensaba.
Parece que, al menos en las bacterias, la mayoría de las mutaciones no tienen ningún efecto sobre la supervivencia. No son ni «malas» ni «buenas», sino simplemente espectadoras de la evolución. Los investigadores que trabajan para comprender cómo las mutaciones genéticas causan enfermedades en los seres humanos se plantean preguntas similares. Los resultados de grandes proyectos como el de los 100.000 genomas del Reino Unido deberían ayudar a revelar qué mutaciones causan enfermedades y cuáles no tienen ninguna consecuencia.
Más allá de lo bueno y lo malo
Pero también sabemos que clasificar las mutaciones como buenas o malas puede ser a veces muy difícil. A menudo depende del contexto, por ejemplo si la mutación ayuda al organismo a utilizar una determinada fuente de alimento o a combatir una enfermedad presente durante su vida. Y algunas mutaciones pueden ser beneficiosas si se hereda una sola copia, pero perjudiciales si se heredan dos. Un ejemplo de una mutación genética sujeta a este tipo de «selección de equilibrio» es la anemia de células falciformes.
Las personas con anemia de células falciformes tienen una mutación genética que produce una forma alterada de hemoglobina, la proteína de los glóbulos rojos que transporta el oxígeno por el cuerpo. La hemoglobina alterada produce glóbulos sanguíneos largos en forma de hoz que pueden atascarse en los vasos sanguíneos pequeños. Esto provoca dolor en el pecho y las articulaciones, así como anemia, un mayor riesgo de infecciones y otros problemas.
Sin embargo, a pesar de estos efectos potencialmente devastadores para la salud, la enfermedad es relativamente común en ciertos países. Se calcula que cada año nacen con la enfermedad unos 300.000 niños que heredan dos copias de la mutación del gen falciforme (una de cada progenitor), sobre todo en Nigeria, la República Democrática del Congo y la India.
Esto se debe a que las personas con una copia de la mutación son resistentes a la malaria, por lo que tienen más probabilidades de sobrevivir hasta la edad adulta y transmitir el gen mutado a sus hijos. Por lo tanto, aunque tener la enfermedad de la hoz es una desventaja evolutiva, los portadores no afectados de la mutación genética tienen una ventaja de supervivencia en los países en los que la malaria era (o sigue siendo) abundante.
Un reciente estudio de EE.UU. sugiere que todas las personas que viven con la enfermedad en la actualidad descienden de un único ancestro que vivió hace unos 7.300 años en el Sahara o en el centro-oeste de África. Esto demuestra que una única mutación puede extenderse a muchísimos individuos de una población si otorga un beneficio significativo, aunque también tenga el potencial de hacer daño. Del mismo modo, hay pruebas de que una sola copia de la mutación del gen de la fibrosis quística puede haber proporcionado a nuestros antepasados resistencia al cólera, y que los portadores de la enfermedad de Tay-Sachs tienen resistencia a la tuberculosis.
Una mejor comprensión de los efectos de las mutaciones podría desempeñar un gran papel en el tratamiento de las enfermedades. Por ejemplo, el estudio de las tasas de mutación en diferentes tipos de células podría arrojar luz sobre cómo surge el cáncer en diferentes tejidos del cuerpo. Y comprender las tasas de mutación bacteriana podría ayudar a los científicos a combatir los microbios que han desarrollado resistencia a los antibióticos. Con el tiempo, esto ayudará a inaugurar una nueva era de la medicina, en la que muchas enfermedades se diagnosticarán y tratarán con la ayuda de la información genética. Y eso tiene que ser bueno.