Lo que Darwin no sabía sobre la evolución

Hasta hace poco, los postulados fundamentales de la teoría de la evolución de Darwin, desde el funcionamiento de la herencia hasta la variación gradual de las especies, se consideraban principios establecidos y sólidos. Pero como explica David Quammen, colaborador de National Geographic, en su nuevo libro The Tangled Tree, los nuevos descubrimientos en biología humana en las últimas décadas han hecho que los científicos alteren de forma radical la historia de los orígenes de la vida, con importantes implicaciones para nuestra salud e incluso nuestra naturaleza.

Cuando National Geographic habló con el autor en su casa de Montana, explicó como el descubrimiento de un nuevo «tercer reino» de vida modificó nuestra comprensión de la evolución, cómo los triatominos pueden desplazar ADN de una especie a otra, y por qué la herramienta de edición genética CRISPR presenta nuevas y emocionantes posibilidades, así como problemas éticos.

Tu libro empieza con Charles Darwin haciendo un boceto en una libreta. Sitúanos en ese momento y explícanos cómo ha cambiado con el tiempo la imagen del árbol de la vida.

Darwin vuelve a casa del viaje de The Beagle, es un joven que vive en Londres y cree que es posible que las especies hayan evolucionado con el paso del tiempo. Pero no tiene una teoría de cómo ha ocurrido. Hace un dibujito en su libreta B, una de sus libretas secretas de transmutación, que era el término que utilizaba en lugar de evolución. Dibuja la figura de un árbol y escribe sobre ella «Pienso».

El árbol de la vida es una imagen antigua que se remonta al Libro de las Revelaciones. Pero ese árbol dibujado por Darwin fue el primer árbol de la vida evolutivo. Mi libro no trata esa historia, sino la forma en que esa imagen se ha revisado como resultado de los descubrimientos que hemos hecho gracias a la secuenciación de genomas en los últimos 40 años.

Una de las afirmaciones más fascinantes de tu libro es que «es probable que los humanos descendamos de criaturas cuya existencia se desconocía hasta hace unos 40 años». Preséntanos a las arqueas.

Las arqueas son el tercer reino de vida, cuya existencia se desconocía antes de 1977. Era un grupo de organismos considerados bacterias. Bajo el microscopio parecían bacterias, bichitos sin anatomía compleja. Pero con la secuenciación de genomas, se descubrió no solo que no eran bacterias, sino que eran más diferentes de las bacterias que de nosotros en lo que a sus genomas se refiere.

Tu libro tiene tanto que ver con los científicos como con la ciencia, y el biólogo Carl Woese, a quien describes como «un maniático brillante», proyecta una sombra enorme sobre la historia. Explica por qué es tan importante en la historia.

Era microbiólogo en la Universidad de Illinois, Urbana, en plena pradera americana, y trabajó en el extranjero entre finales de los 60 y principios de los 70. Le interesaba mucho la historia de la vida en la Tierra, remontándose al principio de la vida celular y precelular, hace unos 4.000 millones de años. Pensaba: «¿Cómo puedo sacar información al respecto?».

Decidió que la mejor forma de hacerlo era observar el interior de todas las formas de vida, extraer la molécula, secuenciar sus letras genómicas y elaborar párrafos con esas letras para cada organismo, y compararlos para comprender quién estaba emparentado con quién, quién era un pariente distante, quién era un pariente cercano y cómo la vida había divergido a lo largo de miles de millones de años. Descubrió que algunas de estas criaturas parecidas a bacterias en realidad no eran bacterias, sino arqueas, un tercer reino de la vida. Gracias a ese descubrimiento, apareció en la portada del New York Times el 3 de noviembre de 1977.

El laboratorio de investigación británico en Porton Down ha aparecido mucho en las noticias recientemente, por el envenenamiento de los Skripal. Háblanos de esas instalaciones de alto secreto y del extraño caso de NCTC#1.

Escribí un libro sobre las enfermedades emergentes, como el ébola, y se ha realizado gran parte del trabajo al respecto en Porton Down. Después descubrí que también alberga la NCTC, una biblioteca de microbios congelados que se han preservado para fines médicos o científicos. Pensé: «Bueno, quizá pueda ver algunas bacterias».

No es fácil entrar, pero tras solicitarlo, me dieron una cálida bienvenida y me enseñaron algunos de estos microbios congelados, entre ellos uno llamado NCTC#1. Se llama así porque fue la primera adquisición de la colección: una muestra de una forma de bacteria patógena que provoca la enfermedad shigella, un tipo de disentería. El bicho en particular se llama Shigella flexneri y fue aislado a partir de un soldado británico llamado Ernest Cable en 1915 durante la Segunda Guerra Mundial, cuando falleció en un hospital francés de disentería, enfermedad que mató a muchos soldados.

El espécimen se almacenó en Porton Down hasta hace casi una década, cuando se extrajo un tubo de muestras, se descongeló y un equipo de científicos dirigido por Kate Baker lo cultivó en un laboratorio para examinar su genoma. ¡Oh, sorpresa! Descubrieron que esta muestra de bacteria de 1915 era resistente a la penicilina. Y la gente dijo: «¡Guau, espera un segundo! La penicilina ni siquiera se había descubierto todavía». Su uso antibacteriano no se descubrió hasta finales de los años 30 y no se aplicó a usos médicos hasta principios de los años 40. Pero aquí estaba, una bacteria que mató a un soldado británico en 1915 que ya era resistente a la sustancia antibacteriana penicillium.

Uno de los conceptos fundamentales que exploras es «la transferencia genética horizontal». Explícanos de forma sencilla qué es, en referencia al extraño fenómeno de los triatominos.

La transferencia genética horizontal es básicamente una herencia lateral. Es la transmisión de material genético de forma lateral, de una criatura a otra, de una especie a otra. Hasta puede pasar de un reino de vida a otro, de forma lateral, atravesando barreras enormes. Se creía que era imposible. La primera vez que leí sobre el tema fue en 2013 y mi reacción fue: «¡Cómo! ¡No! ¡Eso no puede ser! ¡Es imposible!».

De hecho, los genes pueden desplazarse lateralmente a través de vastas fronteras entre especies. Por ejemplo, un gen que condiciona la resistencia a un tipo de antibiótico en una forma de bacteria, como la staphylococcus, puede introducirse lateralmente en otra forma de bacteria totalmente diferente, por ejemplo, la E.coli. No solo puede darse en bacterias, sino también en animales, plantas y organismos superiores, normalmente como resultado de una infección o del parasitismo.

Un ejemplo es una forma de transposón. Una palabra compleja. ¿Qué es un transposón? Es una secuencia de ADN que se mueve de una parte a otra del genoma de una criatura. Pero los científicos han descubierto que estas cosas también pueden saltar de una criatura a otra, e incluso de una especie a otra.

Existe un transposón que ha sido bautizado como invasores del espacio. Es una larga secuencia de ADN que invade muchos organismos diferentes. Parece capaz de pasar, por ejemplo, de un reptil a un insecto, o de una zarigüeya a una rata, mediante algo denominado triatomino, un insecto que, al chupar la sangre, absorbe parte de este transposón. A continuación, el transposón se desplaza de una especie a otra y pasa a formar parte del genoma hereditario de esa nueva especie.

Un titular de 2009 de la revista británica New Scientist rezaba: «Darwin se equivocaba», y los creacionistas la aprovecharon enseguida. Explica este problema y cómo la ciencia más reciente reescribe la idea de la selección natural.

No se trata de reescribir la idea de la selección natural. Se trata de reescribir nuestra comprensión de la evolución, de la cual la selección natural es una parte muy importante. Existen dos fases en la evolución darwiniana clásica. Primero, surgen las variaciones de una criatura a otra, o de una población individual a otra. Se creía que ocurría de forma gradual, en etapas muy lentas, mediante mutaciones del genoma. Una vez existen variantes entre individuos, la selección natural, la supervivencia del más fuerte, actúa sobre ellas.

La novedad y lo que hizo que New Scientist optara por ese titular provocador, «Darwin se equivocaba», es que ahora conocemos la existencia de otra variante de gran importancia. No se trata exclusivamente de la mutación gradual, sino de la transferencia genética horizontal, introduciendo paquetes totalmente nuevos de ADN en los genomas.

Uno de los axiomas en la época de Darwin era natura non facit saltus, que significa que la naturaleza no salta, sino que las cosas ocurren gradualmente. Pero la transferencia genética horizontal ha revelado que la naturaleza sí salta algunas veces, por lo que grandes trozos de ADN pueden aparecer en un individuo o población de forma bastante repentina y, a continuación, la selección natural los pone en práctica. Puede ser un mecanismo muy importante en la evolución de nuevas especies.

La mayoría no sabemos cuántas bacterias tenemos en los intestinos o las axilas. Llévanos al interior del microbioma y explícanos por qué es fundamental para la salud humana.

Ahora nos damos cuenta de que, como podemos secuenciar genomas, tenemos grandes poblaciones de bacterias que viven dentro de nosotros. La gente cree que si tienes bacterias estás enfermo. De hecho, hay cientos, si no miles, de tipos diferentes de bacterias que viven de forma benigna en nuestros intestinos, axilas, oídos, narices, poros o piel. Se conoce como microbioma humano. Es el ecosistema de bichitos microscópicos, la mayoría bacterias, que viven encima y dentro de nuestros cuerpos. El mantenimiento de ese ecosistema de microbios es fundamental para la salud humana, de ahí que el abuso de antibióticos sea algo malo. La mayoría de los antibióticos suelen ser de amplio espectro. Cuando los tomas para matar a una bacteria en particular que puede estar infectándote la garganta, también matas a otras bacterias, muchas de las cuales son beneficiosas o necesarias para mantener una buena salud y un equilibrio de microbios en tu interior.

Una de las preguntas que te planteas es qué implicaciones tienen estos descubrimientos para el concepto de identidad humana. ¿Cuál es la respuesta, David?

Ahora entendemos que los humanos, junto a la mayoría de las criaturas, somos mezclas de otras criaturas. No solo del microbioma que vive en nuestros intestinos, sino de criaturas que, con el tiempo, se han insertado en nuestras células. Por ejemplo, cada célula del cuerpo humano contiene pequeños mecanismos que la ayudan a almacenar energía. Se denominan mitocondrias. Ahora nos damos cuenta de que esas mitocondrias son las descendientes de bacterias capturadas que o bien fueron tragadas o que infectaron a las células que se convirtieron en células complejas de plantas y animales. Del mismo modo, sabemos que el ocho por ciento del genoma humano es ADN viral, que se ha introducido en nuestro linaje mediante infecciones a lo largo de los últimos 100 millones de años. Parte de ese ADN viral todavía funciona como genes fundamentales para la vida y reproducción humanas.

Terminas tu libro en el presente, con la llegada de la herramienta de edición del genoma CRISPR. Háblanos de ella y de cómo revoluciona la biología y la genética.

La CRISPR es un acrónimo de una herramienta de edición genética descubierta en los últimos 10 o 15 años que es muy potente y barata. Con ella, los científicos pueden editar genomas, borrar mutaciones o insertar secciones de genes nuevos. Es muy prometedora en cuanto a posibilidades médicas y también plantea muchas opciones morales y sociales preocupantes.

Si los científicos pueden corregir un defecto genético en un óvulo humano fertilizado y evitar que un niño padezca una enfermedad congénita editando este genoma, es maravilloso. Pero ¿hasta dónde llega eso? ¿Hasta el punto en que la gente rica podrá elegir niños diseñados, cuyos genomas hayan sido editados para hacerlos más inteligentes o más fuertes? Son, por no decir algo peor, proposiciones éticas difíciles. La CRISPR generará muchos debates en los próximos años.

Pero es algo que siempre ha existido en la naturaleza. Los microbios empleaban la CRISPR para protegerse y editar sus propios genomas antes de que unos humanos inteligentes la descubrieran y la utilizaran en un laboratorio.  

Este artículo se publicó originalmente en inglés en nationalgeographic.com.