No. 131/132 - Setiembre/Octubre 2002

Sentidos y sinsentidos de la transferencia génica horizontal

por Mae-Wan Ho

¿Qué hacen la mayoría de los científicos cuando sus descubrimientos constituyen una amenaza para el paradigma dominante? Describen sus descubrimientos en detalle, no los interpretan correctamente y evitan discutir sus consecuencias prácticas, descartando toda prueba incriminatoria. Intentan emparchar desesperadamente el edificio que se cae, embarcándose en especulaciones que nadie controla. La autora desafía a esos científicos a decir la verdad, tanto ante sí mismos como ante la opinión pública.

La transferencia génica horizontal –transferencia de genes entre distintas especies, incluso de reinos diferentes- es contraria a la genética moderna y a la teoría de la evolución. En el caso de la evolución, tanto la teoría general de la evolución –según la cual, diferentes organismos descienden, con modificaciones, de ancestros comunes– como la teoría neodarwiniana –según la cual, los organismos evolucionan por selección natural, de mutaciones genéticas azarosas–, están en peligro.

En 1859, cuando el libro de Charles Darwin El origen de las especies, causó revuelo en la Inglaterra victoriana, Gregor Mendel publicó un trabajo que, según los seguidores de Darwin, contiene la explicación del mecanismo de herencia que faltaba en la teoría darwiniana. Pasaron más de 40 años del comienzo del siglo pasado antes de que se redescubriera el trabajo de Mendel y se iniciara la búsqueda de pruebas materiales para la teoría de la herencia. Como todos saben, dicha búsqueda culminó con el descubrimiento triunfante de la doble hélice del ADN.

El significado del ADN para el neodarwinismo se puede ver en la declaración de Francis Crick sobre el "Dogma Central" de la biología molecular: que la "información genética" fluye en una única dirección, del ADN al ARN y a la proteína, y nunca a la inversa. El Dogma Central es la base de las suposiciones más radicales del determinismo genético del neodarwinisimo: que los genes determinan los caracteres de manera directa y aditiva, es decir, un gen-una proteína y, en consecuencia, un carácter. La influencia ambiental, si es que existe, se puede distinguir claramente de la genética.

Los genes y los genomas son estables y, excepto en casos raros de mutaciones azarosas, pasan sin modificaciones a la generación siguiente. Los genes y los genomas no pueden cambiar directamente en respuesta al ambiente.

Los caracteres adquiridos no se heredan

La primera suposición ha sido muy criticada desde los comienzos de la genética moderna. Muchos biólogos, incluso Richard Goldsmith y, más tarde, C.H. Waddington, han señalado que el ambiente tiene una poderosa influencia sobre el desarrollo y que los efectos de los genes y el ambiente no se pueden desenredar con facilidad. Pero el descubrimiento de la compleja relación gen-proteína, así como de la fluidez del genoma, ocurrido en los últimos 20 años, ha destruido dicho supuesto.

La transferencia génica horizontal –un proceso clave de genoma fluido– vuelve insostenible al neodarwinismo del modo más explícito. Significa que los genes y genomas no son estables, que los "caracteres", codificados en los genes, pueden adquirirse bajo ciertas condiciones ambientales y que, por lo tanto, pueden heredarse. Esto, que es de crucial importancia, ni siquiera está sugerido en el volumen publicado hace poco por Syvanen M y Kado CI. Eds. (Horizontal Gene Transfer, 2a edición, Academic Press, 2002, Londres), que sin embargo contiene muchos ejemplos detallados de transferencia génica horizontal en el reino de los seres vivos, dentro y entre géneros.

Un capítulo (el más corto del libro) promete explicar la relevancia de la transferencia génica horizontal para la creación de organismos modificados genéticamente. Syvanen, uno de los dos coeditores, recuerda que cuando se aprobaron los organismos modificados genéticamente, la Food and Drug Administration de Estados Unidos descartó la posibilidad de que se extendieran los genes resistentes a los antibióticos, a fin de calmar temores. Sin embargo, el propio Syvanen estaba intentando convencer a sus colegas de que la transferencia génica horizontal entre los diversos reinos de seres vivos era un proceso natural.

"Si estas especulaciones fueran ciertas, tendría más sentido defender a la industria de las plantas transgénicas (la itálica es mía) con el argumento de que la transferencia de genes es un fenómeno natural (sic), que alegando que eso no ocurre", sostiene Syvanen. Y agrega, "tal como se muestra en este libro, podemos inferir numerosos casos de transferencia de genes entre especies diferentes del total de los estudios sobre secuencias de genomas. Sin embargo, eso no significa necesariamente que la frecuencia de la transferencia sea lo suficientemente alta como para que ocurra una transferencia de genes en un establecimiento agrícola (sic)".

Un importante capítulo de Russell Doolittle anuncia los riesgos de sobrestimar la transferencia génica horizontal en nuestro pasado evolutivo. Cuando se anunció por primera vez el descubrimiento del genoma humano, los investigadores dijeron que más de 200 genes del mismo habían sido transferidos de bacterias. Doolittle descartó cada uno de dichos genes. Pronto, tales genes "bacteriales" se convirtieron en genomas de animales más "humildes", tales como el nemátodo y el moho del lodo.

Doolittle indica que la transferencia génica horizontal no es tan frecuente en nuestro pasado evolutivo como para cambiar la teoría general de la evolución, es decir, la descendencia con modificaciones, y que cada especie se mantiene genéticamente diferente de las demás, aunque ocasionalmente ocurran intercambios horizontales de genes.

Pero la ingeniería genética es otra cosa. Su finalidad es superar las barreras genéticas entre especies para mejorar la transferencia génica horizontal. Una de las principales inquietudes que despierta se debe a la transferencia de genes marcadores resistentes a los antibióticos hacia las bacterias que provocan enfermedades.

Syvanen asegura no haber encontrado genes marcadores resistentes a los antibióticos en las heces de ratones alimentados con plantas transgénicas. Pero esos resultados no fueron publicados ni confirmados por otros científicos, y es probable que haya que rechazarlos del mismo modo en que él mismo rechaza un estudio publicado por un científico alemán que descubrió genes marcadores resistentes a los antibióticos en el polen transgénico transferido a las levaduras y bacterias que vivían en los intestinos de larvas de abejas.

Syvanen cita un informe según el cual no se produce ninguna transferencia genética hacia las bacterias que viven en los vegetales transgénicos, pero no menciona que, en realidad, el informe documenta frecuencias altas de transferencia de genes en laboratorio, "que se redujeron casi a cero por presupuestos arbitrarios sobre ´condiciones naturales’". (Ya he visto malas interpretaciones y citas parciales de pruebas sobre transferencia génica horizontal en otras partes).

Syvanen nos dice que los experimentos que demuestran la transferencia de genes con ADN purificado procedente de plantas transgénicas se deben a una "recombinación de alta frequencia", como si por eso no tuviéramos que preocuparnos. Pero no explica que tal frecuencia alta de recombinación surge de la homología de secuencias (similitud de la secuencia básica de ADN) y como el ADN transgénico es altamente mosaico, podría tener homologías con una amplia variedad de bacterias y virus, de modo de optimizarse, sólo a ese respecto, para la transferencia génica horizontal.

De modo similar, Syvanen niega también el descubrimiento de que el ADN transgénico con que se alimentó a los ratones terminó siendo transferido a las células de dichos animales. No cita un experimento clave de campo en el cual se descubrió que el ADN de las plantas transgénicas se transfiere a las bacterias de los cultivos desde el suelo. Esto es aún más llamativo cuando el mismo autor, junto con otros del libro, se permiten entrar en especulaciones acerca de cómo se podría explicar una de las dificultades clásicas de la teoría neodarwiniana –la de la evolución paralela en linajes independientes– a partir de la transferencia génica horizontal. "Simplemente, no hemos identificado a los genes responsables de las morfologías que caracterizan a los principales períodos geológicos", admite Syvanen. Sin embargo, no se priva de presentar "una serie de piezas más especulativas que describen el poder explicativo de una teoría de transferencia génica horizontal, ya que puede afectar a la teoría general de la evolución".

Yo fui una de las tantas que criticaron al neodarwinismo que, siguiendo a D’Arcy Thompson y a Allen Turing, sostuvieron que las formas sólo pueden entenderse en base a procesos genéricos y dinámicos que generan las formas. ¿Cómo interpretar esas especulaciones absurdas, sino como prueba del declive intelectual que representa el programa de investigación de la biología neodarwiniana?

"La única explicación posible para la evolución paralela", dice uno de los capítulos del libro, "es la similitud de la fuerza selectiva que opera en las poblaciones aisladas genéticamente". La idea de que puedan existir otras explicaciones más apropiadas no parece haber cruzado nunca por la mente de los autores de este volumen.

Permítaseme ahora describir un panorama mucho más razonable, basado en las pruebas empíricas que se presentan en este libro; existen otros ejemplos posibles que quedan como ejercicio para los propios autores.

Ferguson y Heinemann, en su capítulo "La historia reciente de la conjugación trans-reino", describen pruebas que deberían despertar graves inquietudes en cuanto a la circulación de plantas modificadas genéticamente, aunque los autores no traten el asunto.

Las Agrobacterium tumefaciens, un conjunto de bacterias del suelo que provocan la enfermedad de crown gall, se han desarrollado como un importante vector de transferencia de genes para hacer plantas transgénicas. Habitualmente, se empalman los genes extranjeros al ADN-T –parte de un plásmido llamado Ti (inductor de tumores)-, que se integra al genoma de la planta; eso es todo lo que se sabe, al menos desde 1980.

Pero análisis más detallados revelan que el proceso por el cual se inyecta las Agrobacterium al ADN-T de las células de las plantas se parece bastante a la conjugación, es decir, al apareamiento entre células bacteriales.

La conjugación, mediada por plásmidos bacteriales, requiere una secuencia llamada el origen de la transferencia (oriT) en el ADN que se transfiere. Todas las demás funciones (llamadas tra) se pueden llevar a cabo desde fuentes no conectadas, conocidas como "funciones trans-activas". Por lo tanto, los plásmidos "impedidos", que no tienen funciones trans-activas, pueden de todas formas transferirse mediante plásmidos "ayudantes". Y también en base a un complicado sistema de vectores, construido en base al ADN-T Agrobacterium, para crear numerosas plantas transgénicas.

Pero pronto se supo que los bordes izquierdo y derecho del ADN-T tienen características de oriT, y pueden reemplazarse por la misma. Incluso, el ADN-T desarmado, carente de funciones trans-activas (genes de virulencia), puede contar con la ayuda de genes similares pertenecientes a otras bacterias patógenas. Parecería que tanto la transferencia de genes de las Agrobacterium entre diferentes reinos, como los sistemas de conjugación de bacterias, tienen que ver con el transporte de macromoléculas, no sólo de ADN sino también de proteínas.

Eso significa que las plantas transgénicas creadas por el sistema de vector ADN-T tienen una ruta lista para la fuga horizontal de genes, vía las Agrobacterium, que cuenta con la ayuda de los mecanismos de conjugación ordinarios de varias otras bacterias causantes de enfermedades. De hecho, esta posibilidad quedó planteada en 1997, cuando un estudio auspiciado por el gobierno de Gran Bretaña mostró lo extremadamente difícil que resultaba eliminar las Agrobacterium utilizado en el sistema de vectores luego de la transformación. El tratamiento utilizado -una batería de antibióticos y la repetición de la subcultura luego de 13 meses-, no alcanzó para eliminar las Agrobacterium. Incluso, 12,5 por ciento de las Agrobacterium restantes aún contenía el vector binario (ADN-T y plásmido ayudante) y por lo tanto seguían teniendo plena capacidad para transformar a otras plantas.

Varias otras observaciones muestran que es aún más probable la fuga de genes a través de las Agrobacterium, ya que el mismo no sólo se transfiere a las células de las plantas, sino que es posible que ocurran una retrotransferencia del ADN de las células vegetales hacia las Agrobacterium, según lo establece Kado en su capítulo "Transmisión horizontal de genes a través de especies de Agrobacterium". Se sabe que hay una gran transferencia de genes en el sistema de raíces de las plantas, dónde lo más probable es que ocurran actividades de conjugación. Allí, las Agrobacterium podría multiplicarse y transferir ADN transgénico a otras bacterias, al igual que a la siguiente cosecha que se hiciera en el mismo suelo.

Finalmente, las Agrobacterium se fija a varios tipos de células humanas, además de transformarlas genéticamente. Los investigadores descubrieron que en células de HeLa transformadas establemente, la integración del ADN-T ocurre en el borde derecho, exactamente igual que cuando es transferido a un genoma de célula vegetal. Esto sugiere que las Agrobacterium transforma células humanas mediante un mecanismo similar al que utiliza para modificar células vegetales.

¿Llegará el día en que estos y otros científicos que asesoran a nuestros gobiernos admitan la verdad, tanto ante sí mismos como ante la opinión pública, sobre la transferencia génica horizontal?