Definición de estas palabras. Distribución de las variaciones genéticas entre poblaciones y en el seno de poblaciones. Variación genética y fenotípica. Genética y ambiente.
La genética es el estudio de los fenómenos hereditarios. Desde hace mucho tiempo, las unidades hereditarias, descubiertas por Mendel durante el estudio de la transmisión hereditaria de los caracteres observados y llamadas por él «elementos», han recibido el nombre de «genes». No obstante, establecer una definición completamente rigurosa de «gen» sigue siendo algo difícil. Esto explica las vacilaciones en el cálculo del número de genes que han motivado algunas afirmaciones del célebre Proyecto Genoma Humano en años recientes. Un gen es una unidad funcional y se tiende a hacerlo coincidir con un segmento de ADN que codifica la producción de una determinada proteína. Las proteínas son sustancias químicamente bastante distintas de los genes que desarrollan todas las funciones de una célula. Están constituidas por cadenas de aminoácidos, cuya secuencia viene dictada por el orden de las bases en los genes. Pero el mismo gen puede producir proteínas un poco distintas entre sí, o incluso muy distintas. Ello depende de otras partes del ADN y los mecanismos no son del todo conocidos. De hecho, la parte del ADN que dicta el orden de los aminoácidos en las proteínas es una pequeña fracción del ADN total. En el resto del ADN hay muchas secuencias que podrían ser parásitas por completo, y otras cuya función todavía nos resulta poco conocida.
La variabilidad genética entre individuos la conocemos un poco mejor, aunque haya sido examinada sólo muy superficialmente. Si tomamos cien genomas y estudiamos el ADN de sus genes, y de secuencias cercanas a los genes que pueden tener alguna importancia práctica, veremos que una base de cada mil, entre aquellas que lo componen, puede ser distinta en genomas distintos, en el sentido de que al menos uno de los genomas estudiados (que no son muchos) es distinto a todos los demás por esa base. Es decir, la base que ocupa una determinada posición en el ADN de un gen concreto en un cromosoma concreto puede ser C en algún genoma y G en los otros genomas (por ejemplo). Más raro es que se encuentren tres bases distintas en la misma posición en genomas distintos. La explicación es que generalmente se ha dado una única mutación y, por tanto, encontramos sólo dos tipos de bases. Si sólo existe un genoma, o pocos genomas, sobre un centenar con una base distinta (en determinado punto del genoma) de todos los genomas examinados, es probable que esa mutación haya acaecido bastante recientemente. Una mutación que acabe de suceder se encontrará en un solo individuo sobre toda la Tierra, pero, como es natural, no podemos pretender examinar a todos y cada uno de los seis mil millones de individuos (lo que daría, por otra parte, doce mil millones de genomas). Si encontramos cuarenta y cinco genomas de cada cien con una determinada base en determinada posición, y cincuenta y cinco con otra, es muy probable que la mutación haya tenido lugar hace bastante tiempo. En síntesis, una mutación que haya aparecido hace poco se encuentra en un único individuo y son necesarias muchas generaciones para que una mutación genética se extienda a una buena parte de la población.
Añadamos de inmediato que no basta haber observado, en determinado punto del ADN de cien genomas, que existen cinco individuos con la base C y noventa y cinco con la base G. Tenemos que decir en qué población, porque encontraremos cifras distintas si tomamos los cien genomas de una única población o bien si los tomamos de todo el mundo. No sorprenderá descubrir que, por regla general, si tomamos cien genomas aquí y allá en todo el mundo, su diferencia será mayor que la observable en cien genomas tomados en una única población. Sorprenderá en cambio descubrir que la diferencia entre genomas (la llamamos también «variación genética») es tan sólo un poco más grande si tomamos los genomas de todo el mundo en vez de hacerlo de una única población. Podemos dar hasta una estimación: si llamamos 100 a la variación entre dos genomas tomados al azar en todo el mundo, la que se da entre dos genomas de la misma población será igual a 90. Podemos decir por tanto que la diferencia genética entre las poblaciones es la diferencia entre dos valores 100 y 90, es decir, del diez por ciento. Muy poco; las diferencias con las que un racista tiene que contar para poder demostrar que su «raza» es mejor son poquísimas, y tenemos otras buenas razones para considerar que el racismo es irrazonable. Tengo que añadir que hasta diciembre de 2002 esta estimación de la diferencia entre poblaciones no era del diez por ciento, sino del quince por ciento. La estimación ha descendido porque han sido estudiadas más poblaciones mejor seleccionadas y todavía podría descender más. Si queremos ver cuántas son, en esta escala, las diferencias genéticas entre las grandes razas, es decir, entre los pueblos que habitan los cinco continentes, encontramos un valor todavía más pequeño: el cuatro por ciento. Estas estimaciones cuantitativas son bastante elocuentes, aunque puedan cambiar según la calidad de las mediciones. La estimación de la velocidad de la luz y de la distancia entre la Tierra y la Luna ha cambiado profundamente desde los primeros tiempos y sigue cambiando, aunque a estas alturas las mejoras son extremadamente pequeñas. Pero no quisiera dar la impresión de que las medidas genéticas son hoy en día tan precisas como las físicas. Sería una impresión errónea.
Naturalmente, debemos aclarar ahora nuestras ideas respecto a lo que es una población. Hay que utilizar un criterio que nos sea útil, en la práctica, para decidir cómo seleccionar una población y escoger un muestrario de individuos en la población. De hecho, resulta difícil ser riguroso y tendremos que renunciar a muchos detalles. Lo importante es que, si queremos tomar otro muestrario de individuos de la misma población, nos resulte bastante fácil hacerlo y sea muy probable que lleguemos a conclusiones muy similares también por segunda vez. Si quisiéramos ser precisos en exceso se podría hacer que la tarea fuera del todo imposible; por fortuna, la práctica nos demuestra que el criterio del sentido común que acabamos de formular casi siempre se cumple. En el plano genético, la población que debemos seleccionar es aquella en la que los individuos que la componen tienen una alta probabilidad de escoger entre ellos a sus propios cónyuges. La genética tiene una sencilla regla para comprobar que este criterio se cumple (llamada «regla de Hardy-Weinberg»), que muestra que dicho criterio casi siempre funciona, a menos que el muestrario no haya sido seleccionado en una escala geográfica demasiado extensa.
Por regla general, la gente se casa con personas más bien cercanas por su lugar de nacimiento, residencia y condiciones socioeconómicas. Pero el ámbito geográfico en el que la gente se casa está aumentando de dimensiones. El mundo entero se está convirtiendo en una única población y este aspecto de la globalización no puede ser más que beneficioso a efectos genéticos. Obviamente, serán necesarios siglos para ello, pero la variación genética global entre individuos seguirá siendo la misma y no disminuirá en modo alguno respecto a la que existe hoy en el mundo. Esto no debería provocarnos estupor. De hecho, la reproducción sexuada tiende a mantener la mayor variedad genética posible por una buena razón: la variación genética le ofrece a la especie mayor probabilidad de no ser destruida por los muchos peligros que nos amenazan (terremotos, inundaciones, huracanes, carestías, hambre, epidemias, además de los peligros creados por nosotros mismos, como guerras, caídas de la economía… No hace falta seguir). La gran variedad genética es la mejor protección contra los peligros futuros, ampliamente desconocidos, dado que la mutación, al ser casual, genera muchas nuevas posibilidades, algunas de las cuales podrían resultar útiles en circunstancias nuevas. ¿Quién podría haber afirmado, hace mucho tiempo, y quién puede saber en China o en Japón, donde la leche no es utilizada normalmente entre la población adulta, que el consumo de leche por los adultos, y por tanto la tolerancia a la lactosa por parte de los mismos, es general en Europa del norte y muy frecuente en la del sur? Esto ha podido suceder porque la mutación necesaria estaba disponible cuando ha sido necesaria.
Merece la pena recordar, de todos modos, que no es sobre la variedad genética sobre la que actúa directamente la selección natural. Ésta actúa sobre la variedad realmente existente, a la que los genetistas llaman «fenotípica»; en efecto, lo que la selección ve es el fenotipo, mientras que el genotipo está escondido en el ADN. Sabemos que la estatura individual es muy variable; la estatura es un fenotipo claramente influenciado por los genes, pero también por el medio en que se desarrolla. Las enfermedades son un hecho fenotípico. En casi todas las enfermedades hay factores medioambientales, pero también es cierto que en todas las enfermedades puede haber algún factor genético. Incluso en las enfermedades infecciosas, que dependen de la presencia de un parásito típicamente externo a nuestro cuerpo, pueden existir importantes influencias genéticas. Puede decirse que algunas enfermedades infecciosas, como la tuberculosis, son casi enfermedades hereditarias, porque si un gemelo idéntico tiene tuberculosis, también la tiene el otro en el cincuenta y tres por ciento de los casos, mientras que un gemelo no idéntico (tan parecido como un hermano o hermana) sólo la tiene en el tres por ciento de los casos. Naturalmente, no basta con la herencia, sino que también es necesario el bacilo de la tuberculosis, que en algunas poblaciones está muy extendido.
Hay una variación genética oculta que puede manifestarse tan sólo en la prole, como sucede con las mutaciones recesivas que se encuentran ocultas en los individuos que heredan de un progenitor una mutación recesiva y, del otro, el gen normal correspondiente. Estos tienen el fenotipo normal, pero sus hijos pueden manifestar el recesivo, en el caso de que reciban el gen recesivo de un progenitor o del otro. También hay otra variación oculta que sale a la luz sólo en ambientes especiales. Algunos genes tienen efectos distintos en medios distintos. Genes que se encontraban con una frecuencia elevada debido a la selección natural entre los indios de América, cuando éstos llevaban una vida con gran actividad física y tenían que soportar largos periodos en los que la comida escaseaba mucho, parecen haberse convertido en los responsables de graves enfermedades, como la diabetes o la obesidad, cuando esa actividad ya no ha sido necesaria y los ayunos forzosos han desaparecido.
El fenotipo, la constitución de un individuo, es el resultado de su desarrollo en un medio determinado. Se dice por tanto que el fenotipo es el resultado de la acción de los genes y del medio, porque existen efectos de los genes sobre el medio y de éste sobre los genes. Es importante subrayar que la selección natural actúa sobre el fenotipo y no directamente sobre los genes, los cuales pueden estar influidos por la selección solamente de manera indirecta, en tanto en cuanto y en los límites en que están expresados en el fenotipo. Esta es una fuente de confusiones que ha sido olvidada con frecuencia, especialmente en obras divulgativas. Antaño, cuando se pensaba en el medio, se pensaba sobre todo en los alimentos, que tienen una importancia evidente, además de los genes, por ejemplo en la determinación de la estatura y el peso de un individuo. En términos generales, casi todos los caracteres fenotípicos están influenciados también por el medio, al margen de por los genes, en una medida muy variable de un carácter a otro. En inglés se hablaba con frecuencia, en el pasado, de nature and nurture (naturaleza y nutrición, se diría en español). La nature es, obviamente, la parte genética, mientras que nurture es una forma de llamar a una parte del medio, importante pero limitada. La nutrición pertenece a la cultura, claro está, según nuestra definición, y si incluimos en ella, como también resulta obvio, la educación (la nutrición del espíritu y del intelecto) la expresión «naturaleza y cultura» resulta mejor que «naturaleza y nutrición». Hay fuerzas medioambientales que son independientes de la cultura, pero hoy la cultura influye en casi todos los aspectos del medio, al menos en alguna medida. Además, naturaleza y cultura en italiano también riman [natura e cultura].
Un inventor nacido en Suiza, pero que emigró a América, Walter Kistler, vive en Seattle, en el estado de Washington, donde ha creado distintas industrias, entre las que se encuentra una creada recientemente dedicada al reciclaje de vehículos espaciales. Kistler está interesado por la genética y mantiene una «fundación para el futuro de la humanidad». En un pequeño libro suyo de notas autobiográficas ha escrito algunos comentarios referidos a la genética. En uno de estos comentarios reelabora la clásica expresión que debería describir la selección natural, «la supervivencia del más fuerte», en los términos de «supervivencia de quien es capaz de sobrevivir» (survival of the survivable). Dados su conocimientos de física y matemáticas, él expresa así, mejor que todos sus predecesores, el teorema fundamental de la selección natural, que fue enunciado por R. A. Fisher (Fisher, 1930), uno de los tres creadores de la teoría matemática de la evolución (junto con J. B. S. Haldane y S. Wright). La frase de Kisder, en efecto, es un reflejo de la definición de la «fitness darwiniana» dada por Fisher, es decir, la medida de la adaptación de un determinado tipo al medio, basada en la capacidad de un tipo genético, respecto a la de los demás tipos genéticos, de sobrevivir y de engendrar hijos. La intensidad de la selección natural se mide según cantidades puramente demográficas.
Todavía más interesante es la crítica de Kistler a la definición común de fenotipo, como el resultado de «naturaleza + cultura». Dice que más bien se debería hablar de «naturaleza x cultura», porque cuando la una o la otra es cero, el resultado es cero. La lectura de su libro me ha recordado una «parábola», si puedo utilizar esta palabra, que ya relaté en una conferencia pronunciada en una Cámara del Senado italiano (no la Alta, naturalmente), a propósito de una extraña reacción mía. Paseando por el pórtico de la Galería de los Ufficci, en Florencia, me di cuenta de que existen veintidós o veintitrés estatuas en las que están casi todos los italianos importantes en la historia del arte y de las ciencias, casi todos nacidos en Florencia o en los alrededores. Aquello me infundió la sospecha de que hubo en la Toscana, o incluso en la misma Florencia, una concentración insospechada de factores genéticos responsables del genio.
La explicación verdadera se me ocurrió más tarde. Mirando la lista, encontré que prácticamente ninguno de esos grandes italianos había nacido después de 1600. Fui a consultar la historia económica de Italia de Cario Cipolla y allí vi que había fijado la fecha de la bancarrota de la economía italiana en 1620. Hombres geniales en potencia probablemente nacen por todas partes, y continuamente, aunque no siempre con igual frecuencia, pero es seguro que el ambiente de Florencia estuvo entre los más ricos y estimulantes del mundo, a partir de la segunda mitad del siglo XIII, y ejerció una influencia intelectual en el mundo occidental, tal vez en segundo lugar sólo después de la ejercida por Atenas. La Toscana siguió siendo una de las regiones más civilizadas de Italia, pero tras el declive económico era inevitable también un empobrecimiento gravísimo de la cultura. En realidad, muchos factores de desarrollo tienen una acción multiplicativa más que aditiva. La biología y la economía están llenas de ejemplos en los que la manera apropiada de valorar los efectos conjuntos de muchos factores, y también de trazar las escalas gráficas de desarrollo individual o de órganos, actividad, resistencia a fármacos o entradas distintas, es hacer uso de escalas multiplicativas y no aditivas (para aquellos que recuerden qué son los logaritmos: las escalas multiplicativas habitualmente se expresan con logaritmos, es decir, con exponentes de la potencia de un número fijo, lo más frecuente el diez).