Tag Archives: genoma

Què ens fa humans? – I. Per començar…

…us recomano la lectura d’aquest article de Público, publicat a principis de 2009, titulat justament ¿Qué nos hace humanos?

I doncs, fet? Fantàstic! Més avall el comentarem, però abans plantegem una mica el perquè d’aquesta sèrie de posts que comença avui.

Què ens fa humans? És un dels grans interrogants que la Ciència intenta respondre. I pel que es veu, alguns lectors d’iCIENTIFICats també volen trobar-hi resposta, tal com demostra aquest comentari de l’Anna. El seu gran problema, i la seva gran virtut, és que és una pregunta molt i molt complexa.

En primer lloc, perquè ens podem plantejar la qüestió a diversos nivells. És clar que podem intentar aclarir quines són les característiques físiques que ens permeten distingir-nos com a humans, però  també quines són les bases genètiques d’aquestes característiques. Ens podem preguntar quines parts del nostre organisme són únicament humanes, però també és lògic que ens interroguem sobre l’origen de la nostra pròpia consciència. És més, fins i tot podem preguntar-nos com aquestes capacitats físiques úniques han donat lloc a un element tan especial com és aquesta consciència, i com unes i altra interaccionen per fer-nos com som.

I en segon lloc, perquè alguns dels sovint considerats trets exclusivament humans potser no ho eren tant en realitat. Amb el pas dels anys, el coneixement que hem adquirit sobre nosaltres mateixos—i sobre el món que ens envolta—ha situat l’espècie humana cada vegada més a prop de la resta d’éssers vius, i més lluny de la posició de superioritat on la situaven la majoria de mitologies tradicionals. El procés que va iniciar-se amb Galileu i Kepler desplaçant la Terra del centre de l’Univers ha avançat una mica més els darrers anys: la seqüenciació del genoma humà el 2000 va demostrar que els éssers humans tenim si fa no fa el mateix nombre de gens que qualsevol altra espècie de mamífers, al voltant de 25.000 o 30.000 (font: Wikipedia, Nature). Aquest nombre es troba força lluny dels 50.000 o 100.000 que alguns especialistes havien predit, i que ens haurien situat en una posició privilegiada com a espècie. Estudis més recents també han demostrat que les nostres proteïnes són pràcticament idèntiques a les dels nostres parents evolutius més propers, els ximpanzés.

Portada del número de Science on va aparèixer el primer esborrany del genoma humà

Aquest darrer aspecte era precisament el punt de partida de l’article de Público. Va ser el primer que vaig llegir en començar a pensar en aquesta sèrie de posts que aniré publicant, i realment és el millor inici possible. Com heu pogut veure, és un bon resum de les respostes que s’han donat fins ara a la pregunta, i com sembla que s’han anat descartant moltes d’aquestes possibles solucions.

L’article mostra que aspectes que semblaven purament humans, com el llenguatge, la fabricació d’eines, o fins i tot la transmissió d’una cultura entre generacions, apareixen també—tot i que sovint només dins del laboratori—entre els ximpanzés. A banda d’això, tot i que el nostre cervell és unes quatre vegades més gran que el d’un ximpanzé, només tenim un 125% més de neurones, el que fa més difícil interpretar les diferències de mida. La resposta es podria trobar en els astròcits, cèl·lules del sistema nerviós que fins ara es creia que servien només com a “suport vital” de les neurones (tot aportant-los nutrients), però encara no s’ha confirmat.

Com ja hem dit abans, aquestes diferències orgàniques i perfectament visibles han de tenir una base a una escala més reduïda, a nivell dels gens. Hem vist ja que la resposta no és una qüestió de quantitat, ja que el nombre de gens als humans és molt similar al d’altres mamífers, i gairebé no difereix del de la resta de simis. Cal pensar, doncs, que és un assumpte de qualitat; però sembla que tampoc així arribem a una resposta satisfactòria: les comparacions gen a gen  revelen una diferència màxima entre els genomes del 5%, mentre que les proteïnes són virtualment idèntiques.

La clau per resoldre l’enigma es pot trobar en un punt intermig. Tal i com apunten els investigadors citats a l’article, la comparació dels genomes en conjunt (no gen a gen) ha demostrat que hi ha un fragment d’ADN, amb una única còpia en humans, que és molt més abundant als ximpanzés i als goril·les. Aquests “gens que es copien i salten“, com els anomenen en l’article, són en realitat transposons o elements mòbils d’ADN (en teniu informació a la Wiki, i una explicació més completa a l’obra de referència Molecular Biology of the Cell, d’Alberts i col·laboradors). Es tracta de seqüències d’ADN, que poden o no contenir gens “que funcionin”, amb la capacitat de replicar-se (copiar-se) i inserir-se (saltar) en altres llocs del genoma. Això a vegades pot provocar mutacions, desplaçaments de la pauta de lectura que s’utilitza per a fabricar proteïnes, etc. amb efectes clarament negatius. També és possible, però, que no tinguin cap efecte en absolut o que—com en aquest cas—puguin modificar lleugerament els nivells de proteïna que es produeixen a partir de gens situats al costat. D’acord amb la hipòtesi que es planteja, la diferència en la “qualitat” (canvis a la seqüència d’ADN) podria causar petites alteracions en la “quantitat” de proteïna, suficients per donar lloc a la “humanitat”.

Aquest transposó només presenta una còpia en humans. Podria ser a l'arrel de la "humanitat". La imatge il·lustra l'article de Público

Tot i que caldran més estudis i més recerca, ja tenim un bon punt de partida per intentar entendre què ens defineix. De fet, avui, no pretenia res més. Durant els propers mesos, sense un periodicitat fixada, a iCIENTIFICats anirem comentant aspectes com la consciència d’un mateix, la cultura, el llenguatge… per veure si ens diuen una mica més qui som. És probable que, quan ens hi posem, parlem de biologia i de química, però també de llengua o filosofia. Bé, tot això és Ciència.

Espero, desitjo, que sigui un tema que us atregui, que us piqui la curiositat, que us porti a plantejar-vos la pregunta i donar-hi les vostres pròpies respostes. Benvinguts a la gran PREGUNTA!

6 comentaris

Filed under Antropologia, Biologia, Història de la Ciència, Recerca, Visions

El GPS per entendre el càncer

Tot i que ja fa unes setmanes que aquesta notícia va aparéixer a El País (també se’n va fer ressò la BBC), no volia que quedés amagada per la mandra d’escriure durant el Nadal. Em sembla, a més a més, que pot ser una novetat interessant per començar l’any amb optimisme. El passat 16 de desembre, Nature va publicar on-line els articles derivats de dos estudis dirigits per científics del Wellcome Trust Sanger Institute, situat a Hinxton, al sud de Cambridge (web aquí). En la nota de premsa publicada donen alguns detalls més en relació a la informació apareguda als mitjans.

Utilitzant noves tècniques per a la seqüenciació massiva del genoma, els investigadors d’aquest institut han definit els mapes de les mutacions que condueixen a l’aparició de dos tipus de càncer amb una elevada mortalitat: el de pulmó i el melanoma maligne. Aquests mapes—que podeu veure a la imatge de sota—s’han establert tot comparant els genomes de cèl·lules canceroses amb altres de cèl·lules “normals” de la sang.

Mapes de les mutacions identificades en els estudis publicats a Nature. Font: Wellcome Trust Sanger Institute

La publicació d’aquests resultats és un dels primers fruits de l’International Cancer Genome Consortium (Consorci Internacional per al Genoma del Càncer). Aquesta és una iniciativa en la qual participen una desena de països per aconseguir desxifrar els genomes de diversos tipus de tumors. Es tracta d’un model que beu de l’experiència del consorci similar que va portar a la publicació del genoma humà ara fa ja 10 anys. L’elecció d’aquests dos càncers per començar a treballar-hi no és casual: a banda de la seva elevada mortalitat, cal considerar que tots dos presenten unes causes ben definides, de manera que les mutacions ara detectades es poden lligar clarament als agents que les provoquen.

Cèl·lules de càncer de pulmó en divisió

El càncer de pulmó és responsable si fa no fa d’una de cada 6 morts per càncer. És conegut des de fa anys que la seva causa principal és la inhalació de fum de tabac, que conté una seixantena de substàncies tòxiques i potencialment carcinogèniques.

L’estudi actual, dirigit per Peter Campbell, s’ha centrat en el càncer de pulmó de cèl·lules petites (tècnicament SCLC), considerada una de les variants més greus de la malaltia. Són precisament les cèl·lules petites les que ens donen la pista d’aquesta agressivitat: donada la gran velocitat amb què es divideixen les cèl·lules canceroses, no tenen gaire temps de crèixer, i d’aquí la seva aparença.

Després de seqüenciar els genomes 60 vegades s’han identificat un total de 23.000 defectes en el genoma d’aquestes cèl·lules: cada 15 cigarretes es fixa una mutació al genoma del fumador. Aquests canvis són de tot tipus: mutacions puntuals (canvi d’una lletra de l’ADN), duplicacions o delecions (desaparició) de certs fragments, translocacions (salt a una altra regió del genoma) d’alguns trossos d’ADN… D’acord amb els investigadors del projecte, el patró que s’ha identificat és justament el que es podia esperar de l’exposició als productes perjudicials presents al tabac. Podeu llegir més informació sobre l’estudi aquí, i (aquells que hi pugueu accedir) teniu l’article de Nature en aquest enllaç.

Cèl·lules d'un melanoma en divisió

El melanoma maligne causa només un 3% dels càncers de pell, però és responsable del 75% de les morts per aquesta malaltia. Com en el cas anterior, la seva causa està clarament establerta: l’exposició a la radiació ultraviolada del Sol.

Els investigadors encarregats d’aquest projecte, dirigits per Michael Stratton, han dut a terme 70 vegades la seqüenciació dels genomes “cancerós” i “normal” per arribar a definir el mapa de l’origen del melanoma. D’aquesta manera, han identificat un total de 33.000 mutacions de tipus molt diversos, i que permeten traçar la genealogia d’aquest tumor. Les mutacions que hi han trobat són molt diverses, però hi abunden les que són degudes directament a la radiació: els dímers de timina, fusions de dues timines (les lletres “T” de l’abecedari de l’ADN) consecutives en els seus cromosomes. Podeu trobar més informació aquí, i (alguns) també accedir a l’article original.

A banda de les mutacions degudes directament al fum i els rajos ultraviolats, aquests estudis han identificat també canvis deguts als esforços que han fet les cèl·lules tumorals precisament per protegir-se’n. D’alguna manera, és una prova de la batalla perduda de les cèl·lules contra la malaltia, els intents desesperats per intentar que el càncer no es desenvolupi. Una prova més d’aquests “esforços” és el fet que moltes de les mutacions detectades cauen precisament en els gens responsables de produir la maquinària de defensa de la cèl·lula contra els carcinògens.

Cal, però, tenir en compte que aquests són només els mapes d’aquests dos casos de càncer en concret. Cada tumor presentarà variants diferents, precisament perquè la destrucció del sistema de defensa de la cèl·lula fa que hi apareguin moltíssimes mutacions. Tot i això, la publicació d’aquests estudis ens acosta a entendre en profunditat el SCLC i el melanoma, a partir del patró bàsic on queden identificats alguns gens que CAL que mutin per tal que aquests càncers es desenvolupin. Aquests mapes permetran, per exemple, la identificació de dianes terapèutiques idònies, és a dir, saber de quins gens cal aconseguir recuperar el funcionament amb fàrmacs creats específicament amb aquest objectiu. També es creu que poden afavorir la identificació de nous mecanismes cel·lulars de defensa, com de fet ha ocorregut ja gràcies al mapa del càncer de pulmó.

Evidentment només ens trobem davant d’un primer pas, però aquests sempre són els més difícils de fer. Des d’aquest moment, ja s’ha comprovat que les noves tècniques de seqüenciació donen els seus fruits. També s’ha vist una vegada més que la col·laboració de diversos grups en un Consorci Internacional és una eina efectiva per a objectius tan grans i complexos com aquest. I els nous resultats amb càncers d’estòmac (a la Xina), boca (a l’Índia), fetge (al Japó), ovaris, pàncrees i cervell (als Estats Units), i mama (al Regne Unit mateix) ben segur que no es faran esperar. De fet, el Sanger Institute ja anunciava la setmana següent que s’havien aconseguit mapar les delecions i insercions de 24 tumors mamaris diferents.

El coneixement de les bases profundes del càncer és essencial per entendre’l. Per primer cop, disposem d’un full de ruta complet, un mapa amb tots els punts de referència necessaris per posar al GPS que ens acosta, apoc a poc, a la fi del càncer. No us sembla una bona manera de començar l’any a iCIENTIFICats?

PD: El mateix dia que es publicaven aquests articles a Nature, iCIENTIFICats feia el seu salt als mitjans. A la secció “A cop de clic” (link del dia 16/12)d’ El Món a RAC1 (blog del programa) van parlar d’aquest blog. Com que encara no ho havia fet des d’aquí, els vull agrair de nou l’ajut per difondre’l: Gràcies, Basté & Co.! Gràcies, Xavi Bundó!

6 comentaris

Filed under Biologia, Medicina, Notícies, Recerca