Mutaciones y enfermedades

Si las células germinales (óvulo o espermatozoide) contienen algún error en su biblioteca, las mutaciones estarán presentes en todas las células del organismo formadas a partir de la unión de esas gametas. La mutación es, entonces,hereditaria y se transmite de generación en generación.

Hay cierto tipo de enfermedades en las que el número total o la estructura de los de cromosomas se ve afectado: son las llamadas enfermedades cromosómicas. 

Estas anomalías ocurren por errores en el proceso de formación de las gametas o durante la fecundación, con lo cual la aparición de un caso en la familia no necesariamente indica que vuelva a aparecer en los hijos siguientes. En algunas especies, por ejemplo, si un óvulo es fecundado por dos espermatozoides en lugar de tener 46 (2n) cromosomas, el cigoto tendrá 69 (3n). Este tipo de anomalías se denomina triploidía. Si durante la formación de algunas de las gametas, alguno de los pares de cromosomas homólogos no se dividió correctamente el problema será la presencia de tres cromosomas homólogos (o tres cromosomas sexuales), el más conocido de estos casos es el síndrome de Down (trisomía del par 21).

Las mutaciones pueden encontrarse en cromosomas autosómicos o en cromosomas sexuales. En los siguientes párrafos daremos algunos ejemplos de enfermedades cromosómicas y genéticas.

• Enanismo acondroplásico: en este caso la mutación afecta el gen de un receptor de factor de crecimiento y está ubicado en un cromosoma autosómico. Es dominante, es decir uno de los progenitores debería estar afectado con la enfermedad y el riesgo de transmisión a la descendencia es del 50%.
• Fibrosis quística: esta enfermedad es causada por un gen localizado en el cromosoma 7 y provoca mal funcionamiento de todo el sistema exocrino.
• Síndrome de fragilidad del cromosoma X. Esta anomalía provoca un importante retraso mental y se genera por un número mayor de repeticiones de un triplete de nucleótidos, originando una zona de inestabilidad en el cromosoma, que tiende a romperse. Esta es un enfermedad ligada al sexo ya que el cromosoma X es un cromosoma sexual. En los varones se hereda solo de la madre y en las mujeres se hereda un cromosoma de cada progenitor.
• Hemofilia: Esta enfermedad está ligada al cromosoma X y puede afectar a ambos sexos (pero es menos probable que afecte a una mujer, ya que para que esto ocurra debe tener una madre portadora y un padre enfermo).

Finalmente, hay otro tipo de enfermedades ocasionadas por fallas en el genoma de las mitocondrias, que es pequeño y altamente mutable. Estos tipos de afecciones se denominan mitocondriales. Como dijimos antes, estas organelas son aportadas por el óvulo y, entonces, provienen solamente de la madre, con lo cual tanto varones como mujeres tienen las mismas posibilidades de expresar la enfermedad. Cuando se forman las gametas femeninas, un pequeño número de mitocondrias es seleccionado al azar para cada óvulo. Si la madre tenía un 20% de las mitocondrias con el genoma mutado, distintos óvulos de la misma mujer recibirán distintos sets de mitocondrias El porcentaje de mitocondrias anormales en el óvulo determinará la gravedad (o la ausencia) de la enfermedad en la descendencia.

Cuando las mutaciones nos juegan una mala pasada: CÁNCER

En un ambiente que no cambie, aquellos genotipos que estuvieran perfectamente adaptados persistirían durante millones de años. Esta situación es, sin embargo, hipotética ya que todos los ambientes cambian. Cuanto más impredecible es un ambiente, mayor probabilidad habrá de que sus organismos cambien y, por lo tanto, se adapten. Este es el caso de algunas especies que pueden modificar su modo de reproducción, según las condiciones ambientales.

¿Qué tiene esto que ver con las mutaciones? Las mutaciones representan una fuente de variación. Si los errores causados por la mutación son irreparables, la célula morirá mediante el proceso natural de muerte celular programada denominado apoptosis. Si la mutación resultara perjudicial para la célula, seguramente provocará su muerte y se terminará el problema. Sin embargo, si la mutación favoreciera a la célula, es decir, le brindara ventajas para sobrevivir en el entorno en el que se encuentra, probablemente no se perderá, y las células que provengan de esa célula mutada contendrán la misma mutación. A medida que pasen las generaciones esas células seguirán expuestas al proceso de mutación y selección. Actualmente se acepta la idea que la evolución de las especies actuó y sigue actuando de esa manera; seleccionando los organismos cuya proteína codificada, provocada por mutaciones en su genoma, sea más eficiente (pero este proceso tarda miles de millones de años en hacerse evidente). 

LAS MUTACIONES Y EL CÁNCER:

Todos los libros de la biblioteca están expuestos a mutaciones, pero cuando el cambio provoca un beneficio para la célula afectada y un perjucio para todo el organismo, la selección natural nos juega una mala pasada. Este es el caso del cáncer, una enfermedad causada por alteraciones en los genes. Las células se transforman en cancerosas cuando, mediante acumulaciones de errores en su ADN, adquieren capacidades que permiten que sean seleccionadas por el entorno que las rodea. Estos cambios son provocados por ciertos tipos de agentes como el tabaco o la radiación solar que, de manera lenta y progresiva modifican el ADN de las células.

El cáncer es, entonces, una enfermedad genética, ya que hay un problema a nivel del genoma, pero no es hereditaria como las comúnmente denominadas enfermedades genéticas.

Las células cancerosas contienen un caos en la biblioteca. Estas células acumulan mutaciones (cambios de libros de estanterías, inserción de frases, etcétera) preferentemente en los libros relacionados con la comunicación entre las células o los procesos que involucran vías de recepción de señales y cambios en la expresión génica dentro de la célula.

Estos cambios hacen que las células cancerosas adquieran “superpoderes” que les otorgan la capacidad de hacer cosas que las otras células no pueden:

1. crecer aun en ausencia de señales de crecimiento,
2. crecer aun en presencia de señales que indiquen “terminación”,
3. estimular el crecimiento de vasos sanguíneos alrededor de ellas,
4. crecer indefinidamente, e
5. invadir otros tejidos.

Figura 1. Las células cancerosas tienen la capacidad de infiltrarse en los vasos sanguíneos y viajar por la sangre. Cuando esto ocurre, pueden colonizar otros tejidos situados a gran distancia. Este proceso se conoce como metástasis.

Si la célula adquiere la capacidad de proliferar rápidamente, sin atender las órdenes de “terminación de crecimiento” del organismo, comienza la formación de una neoplasia (o nuevo crecimiento, en el sentido literal). Las células neoplásicas son capaces de estimular la formación de vasos sanguíneos (angiogénesis). Además poseen la capacidad de infiltrarse en el torrente sanguíneo, viajar a través de él para colonizar otros tejidos y formar nuevos focos de crecimiento (metástasis). Cuando esto ocurre, las células son malignas. Pero si no tuvieran la capacidad de invadir sitios distantes y provocar metástasis, la neoplasia es considerada benigna.