Parte 1: ¿Puede una persona desafiar sus genes?
En teoría, los organismos vivos pueden vivir durante mucho tiempo, casi para siempre. ¿De dónde vino una propiedad tan mala como la muerte en los seres vivos?
Todos moriremos algún día. Desafortunadamente (y tal vez afortunadamente, hay diferentes puntos de vista), la vida está organizada de tal manera que completamos este milagro con un complemento obligatorio muy desagradable: la muerte.
Algunos biólogos creen que no siempre fue así. Parece que el famoso August Weismann fue el primero en dudar de la "inevitabilidad" de la muerte. Este es el antepasado de los genetistas weismanistas-morganistas, tan odiados por Trofim Lysenko. En su conferencia, que Weismann dio en Friburgo en 1881, dijo: "Veo la muerte no como una necesidad primaria, sino como algo que se adquiere por segunda vez en el proceso de adaptación". Así que la muerte fue inventada por la naturaleza con el propósito de asegurar el cambio de generaciones, sin la cual la vida no puede desarrollarse y sin la cual la evolución es imposible.
norte
El papel del ADN en la herencia aún no se conocía. No estaba claro cómo se organizó la genética en general, y Weisman sintió que todo esto se revelaría: "No hay duda de que los organismos superiores en la versión de su diseño que nos ha llegado hoy contienen las semillas de la muerte". ¿De qué semillas estamos hablando? Por supuesto, sobre genes. Es decir, si se traduce a un lenguaje más moderno, un conocido biólogo afirmó que los genes de la muerte están incrustados en todos los organismos vivos (es decir, tú y yo). Entonces resulta que un día pueden encenderse y moriremos de inmediato. Cometemos, por así decirlo, un suicidio biológico molecular.
¿Hasta dónde estamos de acuerdo? ¿Hasta el punto de que los organismos vivos están programados de alguna manera para suicidarse? Puede parecer una locura, todo el mundo conoce el instinto de conservación y, en general, ¿qué puede ser más valioso para el cuerpo y para una persona que su propia vida?
Video promocional:
El objetivo más alto de un organismo vivo
Desde un punto de vista humanitario, es decir, nuestro egoísmo humano, por supuesto, la vida es el valor más alto. Pero el autor de estas líneas es un biólogo profesional, e incluso con inclinación por la medicina. Entonces también considero a una persona como un ser vivo relacionado con vertebrados, animales, mamíferos, del orden de los primates, el género Homo, la especie sapiens. Y sé que para todos los seres vivos hay algo que es mucho más valioso que su propia vida. Este es el genoma de su especie. El conjunto de todos los genes, que determina qué es esta criatura, qué tipo de criatura es.
Y esto es algo realmente importante. El genoma de cada especie se ha formado como resultado de decenas y cientos de millones de años de evolución, y si una vez se pierde, la especie desaparecerá por completo, lo que significa que todos estos millones de años han pasado en vano. Todos los seres vivos y en su número con usted, de sus padres reciben una copia del genoma, verifican su rendimiento (copia) durante la vida, y si la copia resultó ser buena, se la pasa a sus hijos. ¿Alguien más pregunta sobre el significado de la vida? Desde el punto de vista de la biología, se ve así. Lo conseguí, lo usé un poco y, si funciona bien, lo pasé.
Por lo general, los intereses del genoma coinciden completamente con los intereses de su portador temporal. Si la criatura, al no tener tiempo para dejar descendencia, muere, entonces una copia de su genoma se perderá para siempre. Pero a veces ocurren situaciones muy desagradables cuando los deseos del propio portador no coinciden con las necesidades del genoma. Y luego nuestros genes nos muestran inmediatamente quién es el jefe de la casa.
Un buen ejemplo es la levadura de cerveza, uno de los temas favoritos de investigación entre los biólogos. (Sospecho que esto se debe a un subproducto maravilloso que pueden producir). La levadura es un hongo unicelular bastante primitivo y puede vivir de dos modos: reproduciéndose asexualmente o arreglando la reproducción sexual.
Si todo está bien en su vida, entonces la levadura se multiplica, escupiendo nuevas células de sí misma, sus copias-clones exactos. El proceso se puede repetir muchas veces, y la levadura vive durante mucho tiempo, multiplicándose en número e intentando capturar el mayor espacio posible. La evolución en este modo es extremadamente lenta, porque la variabilidad es muy pequeña, las células nuevas y viejas se mezclan en el medio ambiente y hay muchas células viejas. En general, estancamiento.
Pero luego las condiciones comienzan a deteriorarse (por ejemplo, se ha comido toda la comida simple que hay en la zona). Las células de levadura sienten que el obsequio ha terminado y "deciden" acelerar su propia evolución, recuperando la capacidad de adaptarse rápidamente a nuevas condiciones. Esto se hace usando dos cosas:
Se introduce la reproducción sexual obligatoria.
Para hacer esto, las células de levadura acuerdan cuál de ellas será un niño y cuál será una niña, y organizan un intercambio de genes.
Aparece una muerte rápida.
Muerte programada de células de levadura, que está ausente en condiciones más cómodas de reproducción asexual. Obviamente, es necesario para que la vieja generación de levaduras deje espacio para la nueva resultante de la "mezcla" de genes.
¿Y sabes cuál es la señal que desencadena la muerte programada de las células de levadura? Feromona: una sustancia que la levadura de un sexo detecta a los representantes del sexo opuesto. El descubrimiento de este hecho causó mucho ruido entre la multitud de científicos de la levadura. Aquí hay una historia tan desgarradora de amor y muerte en la levadura de cerveza.
El sacrificio es una regla general
Es decir, tan pronto como la especie necesitó acelerar su propia evolución, los intereses de los individuos individuales se sacrificaron inmediatamente por el bien de Su Majestad Genoma. Y esta regla, triste para los individuos, se puede rastrear en criaturas de cualquier complejidad.
Piense en las anuales que mueren tan pronto como madura su fruto. Por cierto, es posible que no sean anuales en absoluto. Solo criando una vez. Por ejemplo, el bambú vive durante décadas y luego florece, forma semillas y luego muere. Tenga en cuenta que un par de mutaciones en los genes de una planta anual pueden convertirla en … una planta perenne. Por ejemplo, los genetistas belgas lograron hacer esto, el trabajo recibió la publicación en Nature.
¿Crees que esto solo se aplica a las setas y las plantas? Aquí están los insectos. ¡La corona de la evolución, por cierto! Pregúntele a cualquier zoólogo de invertebrados que sea más genial: ¿dípteros o algunos monos calvos torpes? Las efímeras no viven mucho: desde un par de horas hasta un par de días (dependiendo de la especie específica), porque no tienen … boca. No pueden comer y morir de hambre. ¿A todas las efímeras les gusta? No lo creo. ¿Están contentos con el genoma de su especie? Estoy seguro. Simplemente porque es una especie animal muy exitosa, es decir, una especie animal muy extendida y de larga data. Mucho mayor que tú y yo.
Romper el sistema, cambiar el programa
Entonces, curiosamente, existen programas genéticos suicidas. Pero empezamos a hablar de ellos en absoluto para sorprendernos una vez más con la disposición de la naturaleza viva. Hay una cuestión mucho más urgente que nos preocupa a cada uno de nosotros. ¿Recuerda: "todos vamos a morir"? ¿No tiene nuestro genoma algo que ver con este triste hecho? ¿No hemos heredado de nuestros antepasados primitivos algún programa genético, cuyo propósito es llevarnos a la tumba?
Intentaré demostrarte que es así. Y podemos permitirnos romper este programa. Porque es necesario con el único propósito de acelerar la evolución del hombre como especie biológica. Pero ya no necesitamos esto, porque en lugar del ritmo de evolución de un caracol, los seres humanos han estado utilizando durante mucho tiempo un método de supervivencia mucho más rápido y eficaz como especie: el progreso técnico. Esto significa que ya no necesita todo tipo de herramientas evolutivas desagradables y pueden apagarse, sin importar cuánto protestó Su Majestad el Genoma Humano contra esto.
En otras palabras, es muy posible plantear la pregunta: ¿queremos seguir siendo un depósito temporal de genes en el camino de una generación a la siguiente? ¿Una máquina biológica que sigue ciegamente las órdenes de su propio genoma? ¿Es hora de un levantamiento de máquinas?
Parte 2: Cómo el programa genético lleva a la gente a la tumba
La mayor amenaza para el ser humano es el envejecimiento biológico, es decir, el lento debilitamiento de las funciones del organismo, que aumenta inexorablemente la probabilidad de muerte. Hay muchas razones para creer que el envejecimiento es el resultado de un programa genético.
Con toda la grandeza de la Humanidad y el Hombre, tú y yo no somos más que máquinas biológicas. Nuestros padres cargaron un programa en nosotros - nuestra vida, nuestro genoma - la ejecución, de hecho, de este programa. ¿Qué es? El hecho de que necesitamos desarrollarnos en forma de embrión, nacer, crecer y, si la copia descargada del genoma tuvo éxito en nosotros, transferir esta copia a nuestros hijos. Pero el programa no termina ahí. Porque también hay una etapa final en ella: es necesario liberar un lugar en la cueva para que la próxima generación, en otras palabras, muera.
Si todos están de acuerdo con las primeras etapas del programa, de alguna manera no les gusta pensar en la última parte. Y no solo gente común, sino también científicos profesionales. Quizás esto se deba a que a la mayoría de los biólogos les gusta mucho la vida y en todas sus manifestaciones. De hecho, por eso nos convertimos en biólogos. Siempre es mucho más interesante para nosotros explorar de dónde viene algo, que adónde va después, cómo se destruye.
norte
En este sentido, la historia del estudio de las proteínas es muy instructiva (su otro nombre es proteínas, esto es específicamente lo que está codificado en nuestros genes, la parte más importante de cualquier sistema vivo). El proceso de síntesis de proteínas en las células comenzó a estudiarse de cerca ya en los años 50 y rápidamente descubrió cómo sucede esto. Desde los años 70, todos los libros de texto han descrito el mecanismo correspondiente, que funciona a la perfección y produce todo el tiempo todas las proteínas que necesitamos. Pregunta: ¿a dónde van entonces? No viven para siempre. La célula simplemente saldría de las proteínas sintetizadas todo el tiempo. Pero por alguna razón, los biólogos de alguna manera "no se preocuparon mucho por este tema". Y pasó por alto un sistema grande y complejo de degradación de proteínas. Ocupa más del 10% de todos nuestros genes y determina exactamente cuánto tiempo debe vivir una proteína en particular.dependiendo de su función. Algunos de ellos viven solo unas pocas horas, otros permanecen en la jaula durante años. Comenzaron a preocuparse por esto solo a fines de los 80, y el Premio Nobel fue otorgado por el descubrimiento de un sistema para la destrucción dirigida de proteínas.
Estropear el programa
¿No sucedió una historia similar con la muerte programada del organismo? ¿Quizás los biólogos no querían pensar en ello? ¡Y en vano! Porque si nuestra muerte también está programada, como nuestro nacimiento, entonces esto nos da una gran oportunidad de vivir mejor y más tiempo. El hecho es que la biología, con todos sus logros, es una ciencia bastante joven. Todavía sabemos bastante aproximadamente cómo está ordenada la naturaleza viva y todavía no sabemos cómo crear varios sistemas biológicos nuevos que nos puedan ser útiles para extender nuestra propia vida. Pero si nuestra muerte ocurre debido a la acción del programa, entonces no hay necesidad de construir nada. Al contrario, es necesario romper. Romper la última etapa de este programa, que es fatal para nosotros. Además, incluso es posible no romperlo por completo (esto puede ser peligroso y, probablemente, todavía sea imposible),es bastante simple interferir con él de alguna manera, para insertar este mecanismo en las ruedas de los palos. Para toda la juventud de la ingeniería biológica y la biología, de alguna manera ya sabemos cómo romper. Y entonces el mecanismo funcionará peor, lo que significa que viviremos más.
Y, sin embargo, ¿existe un mecanismo similar de suicidio programado en el cuerpo humano? ¿Quizás los científicos de alguna manera lo pasaron por alto, solo porque no está allí, y no porque no quisieran mirar? Con el debido respeto a mis colegas, no lo creo. Y luego intentaré demostrar cómo es posible en general en una ciencia tan laxa como la biología, que sí, tenemos este programa. Y puedes empezar a luchar contra eso. Pero para saber de qué se trata, necesitará leer esta serie de artículos hasta el final.
Bueno, ¿de qué tipo de programa podemos hablar? Hay varias opciones y comencemos con la más simple. Hay algo muy desagradable y mortal como la sepsis. Suele ocurrir cuando la sangre se infecta con bacterias. Es decir, si una gran cantidad de microbios ingresa a la sangre, es muy peligroso. La temperatura de una persona aumenta bruscamente, se desarrolla la llamada inflamación sistémica y es muy probable que el proceso termine de la manera más triste: el paciente muere. Por cierto, esto también funciona en otros animales: ratas, ratones y cualquier otro animal.
¿Por qué pasó esto? Parecería que todo está claro. Las bacterias comenzaron a multiplicarse en la sangre, el sistema inmunológico no puede hacer frente a ellas y "comen" el cuerpo humano desde el interior. ¿Y qué, uno se pregunta, no nos conviene con una explicación tan sencilla y comprensible?
Inmunidad mortal
Pero aquí está el problema. En algún momento resultó que se puede lograr el mismo efecto (no en humanos, por supuesto, sino en un experimento con ratas) si se introducen bacterias muertas (!) En la sangre. No pueden reproducirse ni "comer" nada. Y los síntomas son los mismos: fiebre e inflamación y, como resultado, muerte por insuficiencia orgánica múltiple. ¡Ajá! - dijeron los científicos interesados, - ¡significa que las bacterias no son terribles en sí mismas, sino porque contienen una sustancia muy venenosa para los humanos (o ratones)! También causa shock séptico. Comenzaron a comprender y realmente aislaron tal sustancia de las bacterias, o más bien de sus caparazones. Si se limpia y se introduce en la sangre de un animal, la desafortunada criatura también morirá de un shock séptico. ¿Qué es esta sustancia? Que terrible veneno bacterianoque se llamó inmediatamente endotoxina, es decir, el veneno interno de las bacterias?
Resultó que este es un polímero simple que consta de residuos de azúcares y lípidos: lipopolisacárido (abreviatura en inglés - LPS). En su esencia química, la sustancia es completamente inofensiva, es solo un material de construcción que forma la pared celular de las bacterias. ¿Cómo pueden los LPS ser tóxicos para los mamíferos? Comenzaron a comprender más y descubrieron que los mamíferos tienen proteínas especiales: receptores de LPS, que monitorean constantemente la sangre para detectar la aparición de esta sustancia. Y si detectan una cierta cantidad de LPS, desencadenan una terrible cascada de reacciones biológicas, que llamamos choque séptico. Si hacemos un ratón mutante que tiene un gen roto para este receptor, entonces, para un ratón OMG de este tipo, la dosis más letal de LPS será absolutamente inofensiva.
Su cuerpo simplemente no notará la "endotoxina" y seguirá viviendo felizmente. Puedes romper este programa suicida de otra manera. La misteriosa cascada inflamatoria en respuesta al LPS es parte del sistema inmunológico del cuerpo. Conocemos sustancias como los corticosteroides como la dexametasona que son buenas para inhibir el sistema inmunológico. En consecuencia, si se inyecta LPS en un ratón junto con dexametozona, los receptores de LPS del ratón, por supuesto, detectarán y transmitirán una señal "hacia arriba" al sistema inmunológico. Pero esto no conducirá a nada terrible, porque estará desactivado. Y el ratón sobrevivirá.
En general, si omitimos todos estos terribles detalles, entonces la conclusión es la siguiente: la muerte por shock séptico ocurre como resultado del trabajo de un programa suicida especial. El cuerpo se mata a sí mismo si encuentra en su interior una cantidad suficientemente grande de bacterias patógenas. A estas alturas, se sabe mucho sobre este programa: cómo se inicia, qué partes del sistema inmunológico activa, cómo y cuándo el proceso entra en una fase irreversible.
Sacrificio por el resto
Surge una pregunta razonable, pero muy poco querida por los biólogos: ¿por qué? ¿Por qué los mamíferos tenían este sistema letal? Definitivamente no es necesario para un organismo separado. Sin el sistema de choque séptico, tendría al menos alguna posibilidad de "aplastar" la infección y sobrevivir. Pero la naturaleza no da esta oportunidad, acabando con el desafortunado, e incluso si las bacterias que lo contagiaron ya están muertas. ¿Por qué?
Por supuesto, no se puede dar una respuesta exacta a esta pregunta, porque los caminos de la evolución son inescrutables … bueno, ni el que la dirige allí. Pero, en realidad, toda esta historia parece muy razonable y práctica. Es cierto, no desde el punto de vista de una persona individual, como la corona de la naturaleza, sino desde el punto de vista de Su Majestad el Genoma del Homo sapiens.
En los tiempos primitivos, que según los estándares evolutivos ocurrieron hace solo unos segundos, un individuo infectado era extremadamente peligroso para el resto de su especie. Porque podría transmitirles la infección, infectar a toda la población y … ¿y si esta es la última población de esta especie? Entonces él (la especie) desaparecerá, y con ello su genoma. Peor aún, incluso si la enfermedad no es fatal, sigue siendo muy peligrosa. El hecho es que en las etapas iniciales, el cuerpo combate las infecciones sintetizando sustancias muy tóxicas: los radicales libres (hablaré de ellos en una de las siguientes columnas).
Estas sustancias son mutagénicas. Y si la infección fue grave, se sintetizan muchos radicales, y esto ya es una amenaza directa para la aparición de demasiadas mutaciones en el genoma. Bueno, ¿cómo va a sobrevivir un individuo enfermo y, con todas sus mutaciones, dar a luz niños con genomas incomprensibles? ¡Peligroso! Desde el punto de vista de la especie y, lo más importante, de su genoma, es muy preferible que el individuo infectado no corra a ningún lado, se acueste tranquilamente bajo el arbusto más cercano y … muera sin infectar a los parientes y sin participar más en la reproducción. Este es el objetivo del programa de choque séptico.
Pero en el mundo moderno, una persona no necesita tal programa en absoluto. Porque tenemos antisépticos y antibióticos.
Y sobre la vejez
Bueno, bueno, el lector galante que se ha aferrado a estas líneas dirá, digamos que la sepsis es un programa. Pero, afortunadamente, el shock séptico está lejos de ser la principal causa de muerte en las personas. Hay otros que son mucho más habituales. ¿Y qué tienen que ver con los programas, los genomas y el levantamiento de las máquinas biológicas?
La respuesta es: ¿sabe cuál es la causa más común de muerte? ¿Amenazar al 100% de las personas mayores de, digamos, 20 años? ¡Esto es envejecimiento biológico! Es decir, un debilitamiento lento y constante de las funciones corporales con la edad, aumentando inexorablemente la probabilidad de muerte. Entonces, el autor pertenece a esos biólogos que creen que tenemos todas las razones para considerar el envejecimiento como resultado de la actividad de dicho programa genético. Y en el próximo número de nuestra bio-serie, intentaré presentarles evidencia de esta audaz hipótesis, y los campeones evolutivos desnudos me ayudarán en esto.
