Una ventana a la longevidad

¿Es posible retrasar el envejecimiento? Seguramente la respuesta a esta pregunta esté clara para aquellos que siguen la actividad de Eduard Punset, quien ha repetido hasta la saciedad que la esperanza de vida se está prolongando a un ritmo de dos años y medio cada década. Pero no me estoy refiriendo a ese aumento paulatino que parece estar produciéndose en la población general a causa de los avances en higiene y salud pública.

A lo que realmente me refiero es a la posibilidad de prolongar la esperanza de vida de una persona concreta, posponiendo su envejecimiento y, por lo tanto, permitiéndole vivir más años que al resto de la población a la que pertenece. Al parecer, los estudios que se han llevado a cabo sobre cierto compuesto químico desde su descubrimiento en los años 60 podrían dar pie a esta posibilidad. Este compuesto es conocido como rapamicina.

La rapamicina debe su nombre a la isla de Pascua (Rapa Nui para los nativos) famosa por los emblemáticos moái, unas esculturas de piedra monolíticas que rodean toda la isla. Fue en una expedición llevada a cabo con motivos comerciales en 1964 cuando se halló en una muestra de tierra la bacteria Streptomyces hygroscopicus, capaz de sintetizar la rapamicina de forma natural.

Tres de los más de seiscientos moáis repartidos por la isla de Rapa Nui

Aunque no tardaron en realizarse investigaciones sobre las propiedades de este fármaco no fue hasta el año 2009 cuando aparecieron las primeras evidencias de su capacidad para retrasar el envejecimiento en ciertas especies. Esto se debe a que en un principio la rapamicina, debido a sus propiedades inmunodepresoras, fue empleada para evitar el rechazo de órganos trasplantados. Actualmente la rapamicina también es empleada en el tratamiento de determinados tipos de cáncer ya que es capaz de frenar el crecimiento tumoral.

Sin embargo, el mayor descubrimiento se produjo cuando se identificó la diana de la rapamicina, que resultó ser el producto de un gen llamado TOR, el cual parece estar implicado en el crecimiento de numerosas especies entre ellas gusanos, insectos, plantas, levaduras y mamíferos. 

Este hallazgo supuso un rayo de luz para la gerontología, disciplina científica dedicada a la búsqueda del alargamiento de la vida en personas de avanzada edad y mejorar la calidad de vida de las mismas. Hasta entonces, los mayores logros en gerontología se habían basado experimentos de restricción calórica en diversas especies pero los intentos por encontrar fármacos con este tipo de propiedades habían resultado un fracaso. A partir de este descubrimiento la investigación en torno a la rapamicina se encaminó hacia su posible influencia en la longevidad. 

Como ya he dicho, fue en el 2009 cuando se publicaron los resultados de tres experimentos paralelos financiados por el Instituto Nacional del Envejecimiento de EE.UU. en los que se había tratado ratones con rapamicina. Dichos resultados no dejaban lugar a dudas, la rapamicina aumentaba entre un 9 y un 14 por ciento la esperanza de vida máxima (promedio de la edad alcanzada por el diez por ciento de la población que más años vive) de los ratones. Por lo tanto, la rapamicina pasó a ser el primer compuesto en generar resultados fértiles en el campo de la gerontología y, para muchos, una ventana abierta a la longevidad.

Por supuesto, aunque los resultados obtenidos con ratones aportan una perspectiva bastante optimista, la posibilidad de extrapolar la investigación a nuestra especie está todavía lejos de plantearse. Para empezar, todavía no se conoce con exactitud el papel del gen TOR en el proceso de envejecimiento ni que otros genes participan en él. Actualmente se piensa que el producto de TOR es solo un componente de un complejo enzimático que, además, interactúa con otros complejos y, en conjunto, llevan a cabo diversas funciones dentro del metabolismo.

Por ello, la utilización de rapamicina en humanos con este fin no será viable hasta que se conozca con exactitud el funcionamiento de las distintas rutas metabólicas que participan en el envejecimiento y como interaccionan entre ellas y con otras rutas, ya que de lo contrario los efectos secundarios en el organismo serían imprevisibles. Por ejemplo, el gen TOR parece que también desempeña un papel crucial en el crecimiento de un individuo durante sus primeras etapas de desarrollo, con lo cual su inhibición podría ocasionar problemas de crecimiento.

Además, como ya he dicho, la rapamicina es un inmunodepresor, por lo que su utilización podría desembocar en problemas inmunitarios como el aumento de colesterol en sangre, provocar anemia o retrasar la curación de heridas.

Pese a estos posibles inconvenientes, no debemos cometer el error de descartar la posibilidad de aplicar la rapamicina u otros compuestos de este tipo en el futuro, ya que su utilización no solo retrasaría el envejecimiento sino que podría llegar a paliar (o incluso anular) enfermedades asociadas a la vejez tales como la demencia, la osteoporosis o la sordera, entre otras.

Localizar los genes que participan en el proceso de envejecimiento y entender cómo sus productos interaccionan a nivel metabólico podría desembocar en la síntesis de compuestos específicos que actuaran contra los síntomas de la vejez y permitieran un alargamiento significativo de la vida “útil” desde el punto de vista laboral y una mejora en la calidad de vida desde el punto de vista personal.

Para acabar diré que no soy partidario de las teorías fatalistas sobre el aumento de la población y de la esperanza de vida. En mi opinión el gran problema al que nos enfrentamos no es la escasez de recursos sino la incorrecta utilización que hacemos de los mismos. Invertir en tecnologías eficientes que respeten el medio ambiente y los ecosistemas, energías renovables no contaminantes y edificar de forma sostenible son objetivos mucho más importantes que impedir el aumento de la población desde mi punto de vista.

La esperanza de vida humana va a aumentar tanto si se hace uso de compuestos como la rapamicina como si no, eso es un hecho. Por lo tanto, debemos ser conscientes de ello y empezar a adaptar nuestra sociedad a este cambio que, sin duda, ya se está produciendo. Para empezar, los gobiernos deberían ir planteándose la posibilidad de redistribuir el trabajo, es decir, si vivimos más años gozando de buena salud también podemos trabajar más años pero reduciendo las jornadas laborales y aumentando los periodos vacacionales.

De esta forma, nuestra sociedad seguiría funcionando pero aumentaría significativamente la calidad de vida, ya que se reduciría considerablemente los índices de casos de estrés y todas las enfermedades que llevan asociados. Ante todo debemos considerar que la especie humana es la única cuyo objetivo ha dejado de ser sobrevivir y reproducirse sino mejorar nuestra calidad de vida.

Os dejo con un enlace a una entrada del blog de Punset, desde donde podréis descargar un breve artículo en el que reflexiona sobre el aumento de la esperanza de vida y la redistribución del trabajo.

¿Cómo influye el aumento de la esperanza de vida?

Información extraída de Investigación y Ciencia nº 426

La curiosa historia de Mary Tifoidea

A finales del siglo  XIX la enfermedad de la fiebre tifoidea era común entre los habitantes de Norteamérica, causando miles de casos con una alta tasa de mortalidad. Pero entre 1900 y 1915 se produjeron una serie de brotes en el estado de Nueva York que destacaron sobre todos los demás. Lo curioso de estos casos fue que, aparentemente, no parecía existir nada que los estuviera causando ya que se analizaron los posibles alimentos que podrían haber transmitido la enfermedad a los afectados y ninguno de ellos parecía ser la fuente. Es por ello que la causa habría pasado desapercibida de no haberse hallado una relación entre dichos casos. Pero no se trataba de ningún alimento sino de una persona, una mujer llamada Mary Mallon…

La fiebre tifoidea es causada por la bacteria Salmonella typhi, pariente cercana de Salmonella typhimurium, el agente causante de la salmonelosis. S. thypi se contrae al ingerir agua o alimentos que contengan la bacteria y se puede contagiar vía fecal-oral, lo que significa que una persona infectada con hábitos “poco higiénicos” puede contagiar a otras personas si, por ejemplo, tratara físicamente con algún alimento que éstas vayan a ingerir. Bien, resulta que Mary Mallon era cocinera y, además, fue la primera persona en ser diagnosticada como portadora asintomática de fiebre tifoidea.

En aquella época todavía no existían evidencias de que un individuo sano pudiera ser portador de una determinada enfermedad sin que esta le afectase por lo que a nadie se le pasó por la cabeza sospechar de aquella joven cocinera irlandesa que gozaba de buena salud. Al menos hasta que George Soper, un investigador de salud pública contratado por una de las familias afectadas, se dedicó a realizar pruebas a todas aquellas personas que hubiesen estado en contacto con sus clientes previamente a que éstos enfermasen.

Cuando le llegó el turno a la cocinera, Soper trató de localizarla y descubrió que el resto de familias para las que había trabajado también habían contraído la enfermedad e incluso se habían producido casos de muerte. Al fin dio con ella y trató de convencerla para que se sometiera a los análisis pero Mary se negaba a aceptar que ella pudiera ser la causante de aquellos brotes. De hecho hicieron falta cinco policías para conseguir sacar a Mary (que se defendía con uñas y dientes) de su casa y obligarla a ser examinada por una doctora.

La prensa habla de Mary Tifoidea

Finalmente se consiguió demostrar que Mary era una portadora y, ante el peligro que suponía para la salud pública, las autoridades decretaron que Mary Mallon debía ser trasladada a un hospital en la isla de North Brother en estado de cuarentena. Durante los tres años que pasó confinada en aquella isla su caso adquirió gran fama y pronto se la empezó a conocer como “Mary Tifoidea”. Después de aquél periodo Mary fue puesta en libertad tras firmar un contrato con el Departamento de Salud Pública mediante el cual se comprometía a no volver a trabajar con alimentos nunca más. Desgraciadamente la cosa no acabó ahí.

En 1915 tuvo lugar un nuevo brote de fiebre tifoidea en un centro de maternidad neoyorkino y, de nuevo, todo parecía señalar como culpable a una cocinera que decía llamarse Mary Brown. Efectivamente, Mary cambió su apellido para continuar trabajando como cocinera sin que se la relacionase con Mary Tifoidea. Esta vez Mary Mallon fue confinada de por vida a North Brother, donde murió de apoplejía en 1938.

Espero que la historia de Mary no os haya quitado las ganas de cenar en vuestro restaurante favorito. Afortunadamente, los sistemas de control de calidad y sanidad con los que contamos a día de hoy son mucho más eficientes que los de aquella época. Aún así, la problemática que se da en esta historia todavía está lejos de resolverse. Existen una gran cantidad de enfermedades que pueden contagiarse por medio de portadores asintomáticos. Un ejemplo claro son las conocidas enfermedades de transmisión sexual, uno de los grandes problemas de salud pública de nuestro tiempo. Es por ello que siempre es recomendable realizarse análisis periódicos en centros especializados. Al fin y al cabo, saber que lo tienes no va a hacer que dejes de tenerlo, pero puede evitar que otra persona se contagie.

"Hormigas zombis"

Los mecanismos que utiliza la naturaleza para seleccionar aquellas especies que deben sobrevivir son, en ocasiones, extremadamente curiosos.

Un sorprendente ejemplo es la especie Dicrocoelium dendriticum. Este parásito pertenece al filo de los Platelmintos (grupo de animales que incluye a las famosas tenias), concretamente a la clase Trematodos. Esta clase se caracteriza por  contener especies cuyos ciclos de vida requieren de varios organismos hospedadores. Esto se traduce en que el desarrollo de estas especies consta de varios estados y cada una de ellos necesita a un organismo diferente al que parasitar para poder desarrollarse, pudiendo ser estos hospedadores los humanos en algunos casos.

Concretamente, el ciclo de Dicrocoelium dendriticum consta de tres hospedadores, dos de los cuales son considerados intermediarios, un caracol terrestre y una hormiga. El hospedador final suele ser una vaca.

Así, el ciclo comienza cuando los huevos producidos por un individuo adulto son ingeridos por un caracol terrestre. En su interior tiene lugar el desarrollo de tres de los estados de esta especie: miracidio, esporocisto y cercaria. Las cercarias son expulsadas en forma de bolitas que quedan embebidas en la baba que el caracol va dejando a su paso, a la espera de ser ingeridas por alguna hormiga incauta.

Pero lo realmente curioso es lo que sucede una vez que estas bolitas (que pueden contener unas 100 cercarias) son comidas por el segundo hospedador intermediario de ciclo, las hormigas. Y lo que sucede es que, una vez en el interior de la hormiga, estas cercarias se desarrollan hasta alcanzar el siguiente estado, convirtiéndose en metacercarias, las cuales tienen la curiosa propiedad de ser capaces de migrar hasta el cerebro de la hormiga ¡y cambiar su comportamiento!

Así es, aquellas hormigas que sufren esta especie de control mental abandonan la rutina social de la colonia a la que pertenecen y actúan por su cuenta, comportándose de un modo muy singular. Lo que hacen estas “hormigas zombis” es trepar por el tallo de ciertas plantas hasta alcanzar las hojas. Una vez llegan a las hojas se anclan a estas utilizando sus mandíbulas, de forma que quedan suspendidas y totalmente expuestas. De esta forma la probabilidad de que estas hormigas sean ingeridas por una vaca que busque alimento en las hojas es mucho mayor que en el caso de las hormigas normales que únicamente se encuentran en el suelo. Una vez que la vaca se come las hojas de las que cuelgan “hormigas zombis” el ciclo continúa y las metacercarias continúan hasta convertirse en individuos adultos capaces de producir huevos que serán expulsados con las heces de la vaca, con lo cual el ciclo volvería a empezar.

El fenómeno que tiene lugar en el cerebro de estas hormigas es una maravilla evolutiva, producto seguramente de miles de años de coevolución. La explicación de este tipo de procesos es difícil de encontrar pero hay que tener en cuenta que la evolución es un mecanismo de la naturaleza y, por tanto, fruto de la casualidad, de la selección natural. El hecho de que el ciclo biológico completo de Dicrocoelium dendriticum requiera un cambio en el comportamiento de uno de sus hospedadores puede resultar inverosímil, pero posible al fin y al cabo, ya que la observación empírica nos demuestra que ocurre de forma natural.

Ante todo debemos evitar cometer el error de considerar este fenómeno como fruto de una intencionalidad de sobrevivir por parte de Dicrocoelium dendriticum. El Trematodo no controla intencionalmente a la hormiga sino que su presencia en el cerebro de esta debe liberar algún tipo de sustancia que altera su comportamiento habitual.

 El por qué la evolución hace posible ciclos biológicos tan complejos como en este caso es muy difícil de explicar pero la clave para entenderlo es comprender que todo aquello que somos capaces de observar es porque ha sobrevivido, y lo ha hecho por casualidad y no por intención propia.

 Los primeros individuos de la especie Dicrocoelium dendriticum probablemente tuvieron dificultades para completar su ciclo de vida, hasta que una cercaria migró por primera vez hasta el cerebro de la hormiga que lo hospedaba y produjo casualmente el cambio en su comportamiento que favoreció que ésta fuera ingerida más fácilmente por el hospedador final, la vaca. En el momento en que tuvo lugar este proceso la selección natural actuó a su favor, pues los individuos capaces de llevarlo a cabo adquirieron una gran ventaja evolutiva respecto al resto, de forma que aquellos que podemos observar a día de hoy son precisamente los que poseen esta ventaja.

El pobre Wallace

Dedicado a Ramón B. que sé que estaba ansioso por leer mi siguiente entrada.

Cuando se habla de biología, es prácticamente imposible obviar los avances que el naturalista inglés Charles Robert Darwin aportó a esta disciplina científica. De hecho, para la mayoría de la gente, Darwin es considerado el padre de la biología moderna por haber sido capaz de explicar la existencia de todas las formas de vida que existen y han existido con una sola teoría, una sola idea, la Selección Natural.

Bien, no digo que dejemos de otorgarle ese reconocimiento (yo mismo empecé a interesarme en la biología cuando conocí por primera vez sus ideas), pero a menudo tendemos a olvidar a otro gran científico que, de forma independiente, llegó a las mismas conclusiones que el propio Darwin y, además, lo hizo en menos tiempo. Como ya os habréis imaginado, me refiero al también británico Alfred Russel Wallace.

Pero, si ambos desarrollaron la misma teoría y el propio Darwin reconoció que parte de sus conclusiones las había obtenido gracias a Wallace, ¿por qué fue Darwin quien recibió prácticamente todo el mérito y reconocimiento? ¿Por  qué la mayoría de gente no sabe que Wallace consta oficialmente como el codescubridor de la Selección Natural?

Es muy probable que la respuesta a estas preguntas esté, tristemente, relacionada con la diferencia entre el nivel económico y la posición social de estos dos naturalistas del siglo XIX. Para empezar, Darwin, nacido en una familia acomodada y prestigiosa (tanto su padre como su abuelo fueron reconocidos médicos), contó desde siempre con el apoyo de la comunidad científica, pues ésta tenía grandes expectativas puestas en él.

Esto le abrió muchas puertas y, de hecho, hizo que prácticamente fuera invitado a participar en calidad de naturalista en el segundo viaje del HMS Beagle. Esto le benefició enormemente pues se trataba de una embarcación de la Marina Real Británica con la misión de cartografiar las costas de Sudamérica y realizar mediciones cronométricas alrededor del mundo, por lo que Darwin pudo viajar fácilmente y con privilegios por todo tipo de lugares como las conocidas islas Galápagos, lo que contribuyó enormemente a la concepción de su teoría evolutiva.

Por el contrario, Wallace tuvo mucha menos suerte en el ámbito económico. De hecho, el objetivo principal de sus viajes fue el de recolectar especies exóticas de insectos para venderlas después a coleccionistas del Reino Unido. A la vuelta de su primer viaje a Brasil, donde pasó más de cuatro años recolectando especímenes y tomando notas de sus observaciones, su barco se incendió y sus tripulantes tuvieron que abandonarlo, perdiéndose por lo tanto todo el material que había recolectado. Se dice que se vio tan desesperado ante semejante situación que casi se ahoga por intentar salvar uno solo de estos especímenes.

En un viaje posterior al archipiélago malayo llegó a recolectar más de 120.000 ejemplares e identificó más de 1.000 especies desconocidas, una de ellas Rhacophorus nigropalmatus, la famosa rana voladora de Wallace. Además, en ese viaje trazó la llamada línea de Wallace, que dividía a dicho archipiélago en dos partes que, pese a su proximidad geográfica, presentaban especies con adaptaciones muy diferentes, lo cual indicaba historias evolutivas independientes. Pero lo más importante fue que sus observaciones le llevaron a plantearse la idea de la Selección Natural como mecanismo evolutivo, lo cual no tardó en comunicarle a Darwin, con quien ya mantenía contacto por escrito.

Así que podéis imaginaros la sorpresa de Darwin cuando en 1858 recibió un artículo de un joven que contenía a grandes rasgos la esencia de una teoría en la que había estado trabajando durante más de veinte años. Además, en dicho artículo aparecían exactamente las palabras “selección natural”, las mismas que el propio Darwin había escogido para sintetizar su teoría. Wallace, que por aquél entonces era un admirador del trabajo de Darwin, le pedía que revisara el artículo y propusiera su publicación si lo creía conveniente.

Así que Darwin no tuvo más remedio que publicar un artículo conjunto en el que se incluía una parte redactada por él y otra con el material que le había enviado Wallace, lo que supuso (o debería haber supuesto) la pérdida del derecho de originalidad de Darwin respecto a una parte de su teoría. Este artículo se llamó Sobre la tendencia de las especies a crear variedades, así como sobre la perpetuación de las variedades y de las especies por medio de la selección natural, título cuya longitud es proporcional a la trascendencia que adquiriría, ya que fue el preámbulo de la posterior publicación (esta vez por parte de Darwin únicamente) del manuscrito El origen de las especies, considerado a día de hoy la base de la biología evolutiva.

Sin embargo, como ya he dicho, fue Darwin quien recibió la mayor parte del mérito hasta el punto de que durante mucho tiempo hemos llamado “darwinismo” a la corriente de pensamiento que estudiaba la evolución desde la perspectiva de la Selección Natural (actualmente se le llama “neodarwinismo” o “síntesis evolutiva moderna”). Como curiosidad, ayer se celebró el Día de Darwin con motivo de los 203 años que han transcurrido desde su nacimiento. Wallace, no obstante, no cuenta con un privilegio similar.

Pero lo curioso de todo esto es que si Darwin no hubiera recibido aquella carta tal vez nunca se hubiera decidido a publicar su teoría, ya que como él mismo reconoce en su autobiografía le invadía un gran temor ante la repercusión que ésta podría tener en la sociedad de su tiempo, fundamentada en el creacionismo. Tal vez si Wallace hubiese decidido publicar sus ideas por su cuenta sería él, y no Darwin, considerado como el padre de la biología moderna. Puede que fuera, al fin y al cabo, su admiración hacia Darwin la culpable del escaso reconocimiento social con el que cuenta a día de hoy.

Leyes cuánticas para el universo...¿y para la vida?

Tenía pensado escribir algo sobre Alfred Russel Wallace pero, como suele ocurrir a menudo, la vida nos da sorpresas imprevisibles. Resulta que ayer vi un capítulo del programa de Punset (con el que siempre aprendo mucho) en el que entrevistaba a Vlatko Vedral, físico de la universidad de Oxford. Hablaron de física cuántica y otros temas relacionados y la verdad es que me llamó tanto la atención que no me he podido esperar para ponerme a hablar sobre ello. Así que me temo que el pobre Wallace va a tener que esperar.

Para Vedral, el universo no estaría formado por materia y energía, como a todos nos parece obvio, sino por unidades de información. De un modo similar a cómo nuestros ordenadores realizan todas sus complejas funciones en base a un sencillo lenguaje de bits de información, el universo podría estar haciendo lo mismo, solo que de una forma más compleja y mucho más eficiente, utilizando la mecánica cuántica.

A diferencia de los ordenadores, que utilizan bits binarios simples con dos posibilidades (cero y uno), los llamados bits cuánticos (o qubits) presentarían una u otra posibilidad o bien las dos a la vez. Esto daría sentido a algunos fenómenos que han traído de cabeza a científicos de la talla de Albert Einstein, la superposición y el entrelazamiento.

 Según la física cuántica, un mismo objeto puede estar en varios sitios simultáneamente, siempre que no haya un observador controlando dicho objeto, pues el mero hecho de observarlo conllevaría que el objeto tuviese una única ubicación y no todas a la vez. A este hecho extraordinario se le conoce como superposición. Además, existiría una interacción entre el mismo objeto (con sus diferentes ubicaciones) a la que los físicos llaman entrelazamiento, de forma que la alteración de una de sus posibilidades alteraría al resto.

Por muy complejo que pueda sonar esto, lo cierto es que ya se está empezando a aplicar estos fenómenos cuánticos a nuestra tecnología. Desde hace ya un tiempo se están intentando crear los llamados ordenadores cuánticos. Éstos estarían basados en qubits y no en los bits tradicionales y permitirían llevar a cabo funciones mucho más complejas y resolver problemas de una forma mucho más rápida y eficiente que los ordenadores actuales.

Pero lo que de verdad me impactó de la entrevista (tal vez porque tiene que ver con mi campo de estudio) fue lo que Vlatko Vedral llamó “biología cuántica”. Los que pueden parecer dos conceptos que no tienen nada que ver (a mi no se me habría ocurrido juntarlos en la vida) resulta que podrían estar más relacionados de lo que parece.

Según Vedral, los seres vivos utilizan la mecánica cuántica en algunos de sus procesos, lo cual explicaría la extremada efectividad con la que los realizan. Un ejemplo sería la fotosíntesis, reacción que se da en las plantas y algunos microorganismos y que consiste en la obtención de energía útil para su metabolismo a partir de la luz. Según parece, los organismos fotosintéticos optimizan tanto este proceso que podrían estar utilizando la coherencia cuántica a nivel celular. Otro proceso en el que parece estar implicada la mecánica cuántica es en la capacidad de magnetorrecepción que presentan determinadas aves  y que les permite orientarse a la hora de realizar sus migraciones.

Creo que esta nueva disciplina tiene un gran potencial y promete grandes resultados, como obtener un conocimiento más exacto de fenómenos biológicos y la posibilidad de aplicar los fenómenos cuánticos al campo de la computación. Además, considero a la biología cuántica como un indicador claro de que el futuro de la ciencia está en la multidisciplinariedad, en el estudio  de fenómenos desde la perspectiva de diferentes ámbitos científicos.

Por cierto, como veréis en mi siguiente entrada, al igual que sucede con los objetos en la física cuántica, la idea de la Selección Natural se encontraba en dos lugares distintos a la vez, en dos grandes mentes del siglo XIX, en la de Charles Darwin y en la de Alfred Russel Wallace.

Os dejo el enlace a la entrevista. No tiene pérdida.

Redes 94: La incertidumbre del universo cuántico