I. LA MUERTE DE LAS CÉLULAS

HAY organismos como las bacterias, levaduras y amebas, que están formados por una sola célula, y que son virtualmente inmortales. Por supuesto podemos matarlos usando antibióticos, hirviendo el caldo en que viven, o calentando a 200ºC las gasas e instrumentos de cirugía en cuyos resquicios se podrían haber metido. Pero si bien puede morir por esas causas ajenas a su funcionar biológico, normalmente un organismo unicelular no muere: cumplido su ciclo vital, simplemente se divide en dos hijas que continúan viviendo y no queda ningún "cadáver". Algo así como si tu abuela no hubiera muerto, sino que se hubiera dividido en tu mamá y tu tía. Cuando en cambio una célula forma parte de un organismo multicelular, su destino final no es necesariamente el dividirse en dos hijas, sino que puede morir programadamente.

Hace una generación, la idea de que las células pudieran llevar en su seno un programa para suicidarse habría sido considerada lunática; pero hace diez años se comenzó a aceptar y hoy ya es incontrovertible. Para describirla debemos comenzar por introducir algunos conceptos elementales.

Las células contienen larguísimas moléculas de ADN, enroscadas una sobre otra como si se tratara de un collar de dos cadenas que giran sobre ellas mismas, constituido por piedras preciosas. Para seguir con la analogía, imaginemos que cada una de estas dos cadenas es una secuencia de cuatro tipos de gemas distintas (Amatista, Topacio, Crisoberita y Granate), de modo que si queremos especificar la secuencia de las piedras ensartadas en cierto fragmento de una de esas dos cadenas escribimos:

Y ya que estamos imaginando collares, supongamos que ahora pedimos a un joyero que nos haga una segunda cadena, para ponerla junto a la primera y enroscarlas. Pero no le permitimos que la ensarte en un hilo como mejor le parezca, sino que se atenga a dos reglas: (1) que frente a cada gema A de la primera cadena enhebre una T en la complementaria (y viceversa, si hay una T que le enfrente una A); y (2) que cuando en la primera cadena vea una C contraponga una G en la segunda (y viceversa, si ve una G, contraponga una C). La cadena que fabricará este joyero será entonces:

Así construido, el trozo de collar tendrá dos cadenas complementarias, enfrentadas del siguiente modo:

Ahora conviene abandonar la analogía, porque el ADN no contiene gemas preciosas, sino moléculas llamadas Adenina, Timina, Gitocina y Guanina, pero que obedecen las mismas reglas de ensarte y complementariedad (A con T y C con G). Tampoco hay joyeros moleculares, sino que la tarea está a cargo de varias enzimas y de una hueste de moléculas ayudantes, en cuyo detalle no nos detendremos. También conviene tener en cuenta que en nuestro ejemplo nos hemos limitado a fragmentos muy breves de una larguísima doble cadena, y que si el ADN estuviera hecho realmente de piedras preciosas llegaría al cielo; pero por suerte las ATCG son tan pequeñas que todo el ADN de una célula cabe enrollado en su núcleo.

Es fácil advertir que, si separamos las dos cadenas, se las damos a dos joyeros, y les pedimos que hagan una cadena complementaria a la que le entregamos, obedeciendo siempre la regla de enfrentar A con T y C con G, el artesano al que le demos la cadena 1 nos hará la complementaria 2, y al que le entreguemos la 2 nos enhebrará la complementaria 1. Algo parecido hacen las células con sus cadenas de ADN cuando se dividen: separan sus dos cadenas de ADN y hacen una copia complementaria de cada una, de modo que las dos células hijas reciben réplicas exactas de las que tenía la madre. Gracias a este legado de generación celular en generación celular, el huevo fecundado da origen a todas las células del organismo, que tienen por eso exactamente el mismo mensaje inscrito en el ADN.

De pronto, de una hebra de la larguísima cadena de ADN, se copia un fragmento, también complementariamente, pero con un código ligeramente distinto de moléculas (en el cual en lugar de gemas T hay gemas U), y se genera así una hebrita llamada "ARN mensajero". Este fragmentito

¹ hecho de ARN sale del núcleo y difunde hasta unos cúmulos moleculares llamados ribosomas. Los ribosomas tienen la propiedad de leer la secuencia de A, U, C y G del ARN, como tú leerías la secuencia de letras de la notita y, obedeciendo el mensaje que indica esa secuencia, van ensartando aminoácidos, y forman así un tercer tipo de hebra molecular llamada péptido. El segmento de ADN que especificó la secuencia de esta hebra de péptidos se llama gene y la colección de todos los genes de una célula se denomina genoma.

Resumiendo: el ADN tiene codificados los genes que especifican los péptidos que los ribosomas habrán de fabricar. La célula tiene luego todo un aparato de organelos subcelulares y enjambres de enzimas que actúan sobre los diversos péptidos, agregándoles y quitándoles azúcares, lípidos, etcétera, y los convierten en proteínas que controlan todas las reacciones químicas de las que depende la vida y constituyen piezas clave del andamiaje y maquinaria celular.

Los biólogos moleculares enfrentan básicamente tres situaciones. A veces conocen una proteína y necesitan encontrar el gene que la codifica en la molécula de ADN; otras veces conocen una característica de un bicho o una planta (alas puntiagudas, ojos azules, cuernos retorcidos, flores amarillas) y también necesitan encontrar al gene responsable. Pero hay una tercera situación, en la que se las ingenian para anular un gene, para ver qué función celular se pierde, como cuando jugamos con las llaves de luz para ver si con ello encendemos un reflector de la sala o apagamos el farol del jardín. De ahí en adelante se lanzan a buscar la proteína codificada por el gene en cuestión y que tiene a su cargo dicha función.

Es fácil imaginar entonces la sorpresa de los biólogos cuando, encendiendo y apagando genes, encontraron unos que tienen como función matar a la célula. Así de simple: hay genes, que han pasado a llamarse genes de la muerte. En la nomenclatura de la genética se llama mutación letal a la que, por afectar un gene esencial no permite se geste un individuo vivo. En este caso, la mutación es letal, pero el gene en cuestión no es un gene de la muerte, porque reservamos este nombre para los que intervienen en la muerte celular programada, cuya función específica es indicarle a la célula cómo construir las armas moleculares necesarias para suicidarse.

Pero estos conceptos todavía no nos permiten entender por qué se deben suicidar esas células, de modo que tendremos que introducir más información acerca de los genes.

Como dijimos más arriba, todas las células somáticas de un organismo (las que no son gametas) tienen un genoma idéntico, es decir, todas tienen genes que codifican las mismas proteínas. Entonces ¿por qué unas células se convirtieron en neuronas, otras en osteocítos, otras en hepatocitos y otras en fibras musculares? La explicación es análoga a la que resultaría de observar que, si bien a varias personas les regalan el mismo manual de carpintería, unas eligen fabricarse mesas, otras camas, otras escaleras... y terminan así con un mobiliario diferente. Es decir, todas las células somáticas de un organismo como el nuestro tienen los genes para hacer hemoglobina, rodopsina, insulina, pero no todas las expresan, porque unas eligen expresar el que codifica hemoglobina, otras el que expresa rodopsina y algunas el que específica insulina. Y eso no es todo: algunos tipos de células leen y sintetizan unas pocas moléculas de la proteína codificada por un gene, y otras expresan ese mismo gene millones y millones de veces. Tal es el caso del reticulocito que, entre las cosas que hace para convertirse en eritrocito, expresa millones de veces el gene de hacer hemoglobina, pero unas pocas veces los genes codificadores de la enzima Na+,K+-ATPasas, mientras que una célula renal produce millones y millones de Na+,K+-ATPasas, pero ninguna de hemoglobina. El resultado de expresar ciertos genes y no otros, o de expresarlos un distinto número de veces, produce una asombrosa diversidad de tipos celulares.

A decir verdad, a pesar de ser tan grande, el número de tipos celulares que se originan de la expresión genómica resulta irrisorio comparado con la cantidad astronómica de tipos que —teóricamente— se podrían construir. Esta restricción del número de tipos celulares se explica porque los genes no tienen libertad de expresión: hay repertorios, programas genéticos, en los que un gene sólo se puede expresar a condición de que antes se hayan expresado algunos otros, y que, una vez que se expresan, provocan la expresión de otros más de la cascada programática, como restaurantes que sólo sirven menús fijos. De lo contrario "no tendría sentido" que se leyeran los genes para fosforilar una proteína, si no se leen también los que ordenan construir la proteína que se ha de fosforilar, o que se han de pegar a tal subunidad, o que habrán de integrarse para formar cierto organelo. Hay también una coordinación entre los genes que expresa una célula con los que expresan las vecinas, pues tampoco tendría sentido construir los músculos de una pata, si no se han de expresar también los genes responsables de que otras células fabriquen los huesos, vasos, nervios y tendones de esa pata. Hacer una pata, un ojo o un ala, implica desplegar temporal y espacialmente una combinación impresionante de programas genéticos.

Un tipo celular dado tampoco expresa monótonamente el mismo repertorio de genes a lo largo de toda su vida, pues atraviesa "edades", en las que recibe señales (hormonas, factores tróficos, contactos excitatorios o inhibidores de sus vecinas, impulsos eléctricos) que le activan o desactivan específicamente ciertos genes. Como resultado de dichas órdenes (o a veces por su interrupción) se sintetizan ciertas moléculas o se dejan de producir ciertas otras; así, dependiendo de su posición en el organismo, se transforman en células epiteliales, óseas, neuroblastos, reticulocitos y luego en neuronas, eritrocitos, adipocitos o timocitos, y más tarde reciben nuevas señales que las estimulan para que se lancen a sintetizar rodopsina, bilirrubina o miosina, y posteriormente vuelven a recibir mensajes para que liberen al medio insulina, o cortisona, o paratohormona. Ese proceso por el que, a pesar de tener idéntico genoma, unas células sólo leen aquellos genes que las transforman en células epiteliales del duodeno que apenas viven cuatro días, o en neuronas que viven ochenta años, se llama diferenciación.

Los bebés son "pluripotentes", pero luego, al crecer, uno puede elegir la carrera de derecho, su hermano dedicarse al levantamiento de pesas y su hermana consagrarse a la danza; eligen así destinos que implican paquetes coordinados de miles de acciones, que al cabo de un tiempo los harán diferentes en sus funciones y hasta en la estructura de sus cuerpos. Pero esas "diferenciaciones" podrían no ser finales, sino que a los cuarenta y cinco años el que se recibió de abogado se embarca en una carrera política, el forzudo se hace narcotraficante y la danzarina ama de casa. También las células pueden lanzarse a nuevas ramas diferenciales, pero ya no conservan la pluripotencia que tenía el huevo fecundado del que derivan. A cierta altura de su vida pueden activar genes de la muerte, por la acción de éstos se suicidan y aceptan dócilmente que otras células vengan a devorar su cadáver, porque a todo el organismo le conviene que, a cierta altura de su desarrollo, determinadas células se maten. No se trata de algo insólito: es normal contar con estos suicidios y entonces se habla de una muerte celular programada. Estos programas no parecen ser un paso final de toda diferenciación, sino programas alternativos (Gerschenson y Rotello, 1992; Ponzoni y colaboradores, 1995).

Pero estos nuevos conceptos, que ayudan a entender cómo se programan eritrocitos o neuronas, todavía no nos explican por qué existen programas para matar a las células. Prosigamos.

De pronto aparece un nuevo gene, en general por modificación o combinaciones de segmentos de genes preexistentes. Si ese gene confiere una desventaja (imagínate un gene que codifica una hemoglobina defectuosa que no puede llevar oxígeno a los tejidos) el organismo que lo porta no está en condiciones de sobrevivir en la lucha por la vida, no se reproduce, no lega esos genes defectuosos a sus descendientes, y la "novedad genética" desaparece de la faz de la Tierra. Pero cuando, por el contrario, confiere alguna ventaja, el organismo puede resultar victorioso, tener hijos y nietos equipados con el nuevo gene, y de ahí en adelante este gene pasa a ser atesorado en el genoma de los descendientes (decimos: "se conserva" y "se propaga").

El hecho de que se eliminen los genes adversos y se propaguen los que confieren ventajas nos deja más sorprendidos de lo que estábamos al principio, pues surge de nuevo la pregunta: ¿qué ventaja confieren los genes de la muerte, como para haber sido tan atesorados, en el sentido de que, desde que aparecieron por primera vez en la escala biológica (la que va desde los primitivos unicelulares al hombre actual), se hayan conservado tan celosamente y hayan sido legados a todos los descendientes? Puesto en otras palabras: ¿qué ventajas confiere la muerte? A riesgo de irritarte, permítenos posponer nuevamente la respuesta, e introducir más conceptos básicos.

¿CÓMO SE CONSTRUYE UN COMPLEJÍSIMO ORGANISMO A PARTIR DE UN HUEVO FERTILIZADO?

Un primer requisito es, como ya discutimos, la diferenciación celular que provee los diversos tipos celulares que se necesitan. Un segundo requisito es que haya un número adecuado de cada tipo. Así, no tenemos ni un hígado tan grande que ocupe todo nuestro abdomen, ni uno tan pequeño que sólo contenga cuatro hepatocitos. El problema es ¿cómo "saben"

² las células cuál es el número óptimo? Y es seguro que lo "saben", pues si nos extirpan medio hígado, los hepatocitos restantes se darán a la tarea de dividirse hasta restaurar todo el órgano. El estudio de cómo hace el organismo para optimizar el número y tipo de células que necesita es uno de los aspectos más fascinantes de la biología moderna. Para complementar este concepto: si te mudas a residir a una meseta 2 000 metros más alta del lugar donde vives actualmente, tu organismo incrementara el "número óptimo" de glóbulos rojos y tendrás poliglobulia. Pero cuando regreses lo volverá a disminuir. Si de pronto te enyesan una pierna, tu organismo, al "ver" que ya no usas ciertos músculos, comenzará a atrofiarlos; pero cuando te quiten el yeso, el ejercicio le indicará que debe volverlos a restablecer. Más aún, si ahora te haces ciclista desarrollarás tus músculos a un nivel superior al que tenías antes de enyesarte, y si en cambio te dedicas a la natación, te los desarrollará también, pero de una manera distinta.

Imagina que te acaban de construir una casa pero, cuando la vas a habitar, no puedes utilizar la cocina porque está llena de albañiles, ni el dormitorio por los electricistas, ni el baño por los plomeros, ni el comedor por los pintores. Tú desearías que, una vez cumplida su tarea, esos obreros se hubieran "autoeliminado". Análogamente, durante varias edades, notablemente las últimas etapas de la vida fetal y las primeras de la niñez, hay una impresionante eliminación de células que, o bien ya cumplieron su función y ahora no se necesitan, o bien no la cumplieron correctamente.

Todavía no se entiende exactamente cómo "sabe" el organismo cuál es el "número óptimo" de cada tipo celular, ni cómo considera" que una estructura determinada (un circuito neuronal, una papila gustativa de la lengua) está correctamente construida. Pero con la información disponible podemos plantear que sucede lo siguiente:

Una célula recibe varios tipos de señales: 1) hormonas que le llegan con la circulación desde glándulas distantes; 2) hormonas locales que le llegan desde células vecinas, difundiéndose por el líquido que las rodea; 3) señales moleculares que ella misma lanzó al medio y que ahora se pegan a sus propios receptores; 4 ) "hormonas que no se desprendieron de las células que las sintetizaron sino siguieron residiendo en sus membranas, pero pueden comunicar su mensaje cuando estas células tocan a sus vecinas, como cuando tú, sin desprender tu mano, tocas el timbre de una casa, situación que requiere por supuesto que esa casa haya "expresado" un timbre; 5) otras sustancias no llegan a recibir el nombre de hormonas, pero su importancia se reconoce lo suficiente como para llamarlas "factores" o "mediadores químicos"; 6) señales eléctricas que provienen de células vecinas. Algunas de esas señales le indican a la célula: "Enciende los genes necesarios para entrar en mitosis y multiplícate"; otras le dicen: "Activa tal o cual gene y ponte a producir miosina, actina, o queratina", es decir, "diferénciate hacia tal o cual tipo celular" (ya sabes: neuronas, queratinocitos, timocitos, miocitos); otras, "apaga tal o cual gene, pues ya no necesitamos su producto", etcétera.

El organismo es implacable en que se cumplan esas órdenes estrictamente y, a su vez, las células tienen una obediencia apabullante. Así, con sus señales, conmina a una neurona: "Expresa tales o cuales moléculas, úsalas para controlar tu metabolismo y construirte un axón, hazlo crecer hasta que toques a la neurona Fulana y luego activa tus genes letales y suicídate". La célula obedece, su axón crece cinco centímetros y llega a comunicarse con Fulana, pero ésta le tiene reservada una sorpresa, pues en cuanto es tocada, a través de las señales que emanan del contacto le comunica: "En virtud de que cumpliste tu misión, te perdonamos: no actives tus genes letales". Por el contrario, si el axón se extravió, no encontró a Fulana, se pasó de largo, o acaso llegó a contactar a una célula que no debía, constituyendo con ésta un circuito espurio, que no sirve o acaso es contraproducente, nadie le anulará la orden de que se suicide. De modo que esa profusión de muerte celular que ocurre sobre todo hacia el fin de la vida fetal y al principio de la niñez, se debe en parte a que el organismo está borrando sus errores, eliminando células equivocadas y obreras que ya no necesita.

Tú mismo puedes observar el trabajo de los genes letales en un charco de ranas, en el que los renacuajos nadan propulsándose con la cola. Llegado el renacuajo a cierta altura de su desarrollo, las células de la cola se suicidan ordenadamente, los renacuajos la pierden y se convierten en adultos "anuros". Ese proceso es similar a los que se llevaban a cabo en tu propio cuerpo, cuando te estabas gestando dentro del útero. Las células de tu pronefros (un antecesor de los riñones) entraban en apoptosis, pasaban a desarrollar el mesonefros, que a su turno también tuvo un festival de células suicidas, y daba origen a los riñones. Cuando eras feto también tenías los dedos unidos por una membrana interdigital como las ranas y los patos; de niño tenías timo, glándula que luego desapareció debido al suicidio de sus células, y toda la vida estarás recambiando células merced a mecanismos de suicidio celular.

Estos suicidios tienen ciertas peculiaridades que atrajeron la sospecha de los investigadores: 1) ocurren justo cuando se les necesita, en un momento demasiado preciso como para ser fortuitos; 2) cada estructura molecular o celular es desmembrada por enzimas "cómplices", específicamente sintetizadas para llevar a cabo la eliminación sin dejar rastros; 3) generalmente, esos cómplices son siempre los mismos, ya que a pesar de tratarse de suicidios celulares de distintos tipos y en diversas edades del organismo, siempre estuvieron presentes en el lugar del suicidio; 4) son por demás atildados y pulcros, no dejan rastros (como dijimos, no queda ningún cadáver celular) ni dañan a los testigos presenciales (las células vecinas); 5) los cambios que sufre la célula suicida ocurren en secuencias demasiado regulares como para ser espontáneas; 6) hay agentes externos que siempre se presentan, por lo tanto no pueden ser declarados "inocentes" y 7) los suicidios contrastan con otros procesos de muerte celular verdaderamente accidentados (necrosis), que se observan cuando te aplastas un dedo con la puerta, te pica una araña o te quema una brasa.

Por eso la investigación (muy lejos aún de estar concluida) fue forjando la hipótesis de que se trata, como ya dijimos, de "muertes celulares programadas". Andrew Wylie, de la Universidad de Edimburgo, llamó al proceso "apoptosis",

³ término de raíz griega que significa "desprendimiento de los pétalos de una flor" (Kerr y colaboradores, 1972).

Vemos así una de las ventajas más obvias de la muerte, en este caso celular: el desarrollo armónico de un organismo. Si por deficiencias genéticas o manipulaciones experimentales se impiden esas muertes celulares, la consecuencia no es la vida eterna, sino la monstruosidad o el desarrollo de tumores, pues las células se lanzan a multiplicarse y diferenciarse de maneras anormales. Hoy se conocen varias instancias en las que los genes letales se quedan como sordos, no escuchan la orden de activarse, o la escuchan pero los mecanismos que deben ejecutar sus mandatos no los obedecen, y la célula queda así desconectada de lo que se da en llamar "homeostasis celular": crecen anárquicamente y, dependiendo de la situación, pueden interrumpir la formación de un tejido, de un órgano normal, o formar por su cuenta una masa tumoral. Hay células cancerosas que fabrican su propia orden de no morirse: lanzan al medio algunos factores, que luego ellas mismas reciben y así consiguen seguir vivas y reproducirse (Ishizaki y colaboradores, 1995).

De joven, el pequeño gusano Caenorhabditis elegans llega a tener un máximo de 1 100 células, pero luego 131 sufren muertes celulares programadas, de modo que en el adulto sólo quedan 969. Contar con un organismo multicelular de tan pocas células, cada una de ellas individualizada y con un pasado y un futuro conocidos, y de las que por lo tanto se sabe cuáles han de morir programadamente, permitió identificar algunos de los genes responsables de la apoptosis.

No todos los genes que participan en la apoptosis son realmente mortíferos. De esta forma, si a través de manipulaciones experimentales se anulan los genes ced-3 o ced-4 (figura 1), las 131 células condenadas se salvan de la muerte. Por supuesto, los genes ced son considerados como candidatos a verdugos celulares. Pero no es tan simple, pues si se anula el gene ced-9, que también forma parte del programa apoptótico, las 131 no se salvan, indicando que este gene no es mortífero, puesto que su producto estaba frenando a los verdaderamente fatales. Vale la pena, entonces, tener en cuenta que si bien a todos se les llama "genes de la muerte celular programada", algunos hacen el papel de "malos" y a otros de "buenos" y la muerte se da o no según cuales ganen.

Figura 1. Esquema de la muerte celular programada de las células del nemátodo C. elegans. En la parte superior se ilustran los estados de la célula, en la parte media los genes que participan, y en la inferior aquellas etapas que son específicas para ciertas células y las que son comunes a todas. Las flechas indican activación y las barras inhibición. (Adaptado de Steller, 1995).

Decíamos más arriba que los genes que confieren alguna ventaja al organismo tienden a conservarse. En este sentido, los genes ced han de ser realmente útiles, pues se conservaron desde los nemátodos (el C. elegans es un nemátodo: un gusanito en forma de hilo) hasta nosotros. Y aquí conviene introducir algunos conceptos básicos más. Cuando se analizan las secuencias de bases de un gene dado a lo largo de toda la escala evolutiva, se encuentra que va acumulando alteraciones, pero conserva con todo cierta identidad que permite reconocer su estirpe, como cuando se reconoce la identidad y hasta la evolución temporal del nombre Fernando, Fernández, Hernando, Hernández. Se ha encontrado que el ced-9 del C. elegans tiene 23% de similitud con el oncogene bcl-2 de los mamíferos, y que éste protege del suicidio a los linfocitos y a las neuronas. Se acepta entonces que los genes ced-9 y bcl-2 son homólogos. De la misma manera, una proteína de los mamíferos llamada ICE (interleukin-1 b-converting enzyme), que desempeña un papel importante en la inflamación, tiene una similitud de 28% con la proteína CED-3 del C. elegans. Por lo tanto, se acepta también que los genes que las codifican (el ice de los mamíferos y el ced-3 de los nemátodos) son homólogos.

⁴

Recientemente se demostró que la sobreexpresión

⁵ de la proteína ICE induce la muerte de las células de mamíferos, pero puede ser bloqueada específicamente por el gene protector bcl-2 o ced-9 que, como dijimos más arriba, es de nemátodos. También puede ser anulada por la proteína codificada por el gene crmA del virus que produce erupciones pustulosas en la vaca. Y aunque no te interesen las erupciones pustulosas de las vacas, permítenos contarte que cuando uno toma células de algún tejido, por ejemplo del riñón humano, las disocia y las cultiva en una caja de Petri, se reproducen algunas generaciones y luego mueren. Pero hay trucos experimentales que permiten inmortalizar esa estirpe, haciendo que se sigan multiplicando por generaciones y generaciones. Uno de esos trucos es infectarlas con ciertos virus. La situación sería la siguiente: esas células, separadas del riñón en el que su existencia tenía sentido (consulta el Apéndice II), perdieron a las vecinas que les señalaban que debían mantener inactiva su maquinaria de la muerte. Ahora que están cultivadas en la caja de Petri no los tienen silenciados, los expresan y se mueren. Pero cuando son infectadas por el virus la situación cambia, pues "la vida" de estos virus depende de que haya células dentro de las cuales pueda reproducirse; por lo tanto, no les conviene que las células cultivadas mueran. En consecuencia, llevan consigo genes que, cuando son expresados por la célula invadida, hacen que las proteínas resultantes ordenen: "No te amargues por esta solitaria existencia in vitro, carente de sentido; no te suicides, continúa reproduciéndote."

Esta contraposición de señales (mátate, no te mates) se puede ver también en que ciertas proteínas con un alto grado de similaridad en su secuencia de aminoácidos, parecen competir por algún receptor que tiene a su cargo decidir si se ha de continuar o no con el proceso de apoptosis. Y así, el gene bcl-x produce dos proteínas: una larga que protege a los linfocitos de la muerte en los cultivos, y una corta que por el contrario promueve su muerte, de modo que mientras estas dos proteínas mantengan un equilibrio adecuado (que una no se exprese en mayor cantidad que la otra) el linfocito permanecerá en el borde entre la vida y la muerte.

Si el nemátodo de C. elegans ha llegado a ser actualmente el caballito de batalla de quienes estudian cómo se construye un organismo multicelular (y cómo participa la muerte en dicho proceso), la mosquita Drosophila melanogaster sigue siendo el ejemplo tradicional de los genetistas. La Drosophila tiene genes homólogos a los de otros bichos, pero además se le ha detectado un gene al que se le puso el patético nombre de reaper

⁶ porque casi todas las señales para la apoptosis convergen en él. La proteína reaper tiene un fragmento de unos 50 aminoácidos tan implicados en la apoptosis, que recibe el nombre de "región de la muerte". A pesar de su patético nombre, investigaciones posteriores mostraron que el reaper no es un gene letal, sino que al parecer su verdadera función es frenar al homólogo de ced-9/bcl-2 o bien activar a los homólogos de ced-3 e ICE (figura 2).

Figura 2. Esquema de la apoptosis en la Drosophila, en el que aparece la calaca (segador) recibiendo señales del exterior e interior celular y modulando con su producto a genes verdaderamente letales. (Adaptado de Steller, 1995).

Como vemos, la naturaleza construye cosas, pero tiene además un mecanismo para quitarlas de en medio cuando le salen mal o ya no las necesita. El ciclo de la vida de una célula incluye muchas bifurcaciones, en las cuales puede tomar la ruta que la lleve a sintetizar ciertas moléculas, entrar en mitosis, dividirse y proliferar, o diferenciarse en hepatocito, reticulocito, etc. Lo interesante es que también puede tomar el camino de la apoptosis. La apoptosis es la contraparte de la proliferación. La naturaleza se equivoca, pero tiene en la muerte celular un mecanismo para corregir sus errores. Más aún, este mecanismo corrector suele fallar y, como ya hemos comentado, originar tumores y monstruosidades; hasta se han encontrado formas de inducir algunas de esas fallas experimentalmente, como cuando se las inmortaliza de la forma en que mencionamos anteriormente.

Dada su importancia práctica y conceptual, la apoptosis se ha transformado en uno de los temas de moda de la biología moderna, y cada semana aparece un alud de artículos que la relacionan a un número muy grande de fenómenos celulares. Para dar una idea del febril esfuerzo científico que se está haciendo por entender los mecanismos de la muerte, baste mencionar que un artículo reciente (febrero de 1997) afirma: "Las proteínas caspasas se llamaban antiguamente "similares a ICE" ¡Pero los trabajos con la nomenclatura ICE son de 1995! En esos estudios varía el tipo de célula empleado, el gene activado, sobreexpresado o suprimido, la sustancia administrada y el fenómeno celular estudiado, de modo que por ahora es muy difícil afirmar si una correlación implica necesariamente una concatenación causal, como sería el caso de observar que alrededor de los cadáveres humanos suele haber gente que llora, y de ahí concluir que el llanto ha sido la causa de esas muertes. No obstante, a manera de ilustración, vamos a mencionar algunos de los agentes que pueden estar implicados en el asesinato o suicidio celular.

La enzima PKC (proteína cinasa C). Cuando se estudian en un tubo de ensayo, las reacciones químicas del metabolismo son tan lentas que resultan incompatibles con la vida. Para activarlas se podría elevar la temperatura, pero la agitación térmica destruiría la sutil estructura biológica. Por eso la vida ha encontrado una manera de activarlas y desactivarlas a la temperatura normal del cuerpo, mediante la adición (fosforilación) o sustracción (defosforilación) de grupos fosfato. Hay proteínas que sólo actúan si se les fosforila y otras que sólo actúan cuando son defosforiladas. De manera que la fosforilación/defosforilación selectiva es una especie de control de las perillas enzimáticas que hacen marchar el metabolismo por este o aquel camino, ordenando que se construyan o destruyan estructuras celulares. La PKC es una enzima encargada de fosforilar. Es también una enzima que parece vivir en un lugar y trabajar en otro, de modo que cuando se observa que algún fenómeno celular implica desplazamiento de la PKC, se toma como evidencia de que depende de esta enzima. Así, se afirma que la apoptosis depende de la activación de PKC, pues no hay duda de que en muchas formas de apoptosis esta molécula se desplaza y se pone a trabajar. La dificultad interpretativa radica en que hay tipos de células que pueden entrar en apoptosis sin que se pueda detectar ninguna modificación de la PKC.

El cAMP (adenotin monofosfato cíclico). Es una molécula mensajera que, en cuanto llegan ciertas señales a los receptores de la membrana, viaja por el agua del citoplasma a informar de la novedad a ciertas enzimas, y éstas disparan diversos fenómenos intracelulares. El cAMP ha sido declarado sospechoso, porque han observado en él variaciones de concentración en momentos en que se produce la apoptosis de ciertos tipos celulares. Pero en otras el cAMP parece tener coartadas muy verosímiles, pues la apoptosis ocurre sin que se le vea variar.

El calcio y el protón. Las moléculas, sobre todo las macromoléculas como el ADN, el ARN y las proteínas, tienen una distribución de cargas eléctricas increíblemente complejas, que es responsable de que adopten una forma espacial determinada. Por eso basta con que se les acerque un ion, para que su carga altere la distribución de los campos eléctricos de las macromoléculas, que entonces se retuercen en una posición distinta a la que tenían, con lo que exponen o dejan de exponer los sitios en los que se combinan con otras moléculas para llevar a cabo una reacción química. Es algo parecido a lo que sucede cuando aprietas tus brazos contra el cuerpo y escondes las axilas, porque se aproxima alguien a hacerte cosquillas, o a exponerlas porque te abrazas súbitamente la cabeza cuando se acerca alguien con un garrote. Así, hay proteínas que sólo se combinan con glucosa si previamente se asocian con el ion sodio, y otras que sólo se asocian con el ATP si previamente se combinaron con el ion Mg²+. Por eso las células gastan una fracción considerable de su energía en controlar el nivel de concentración de ciertos iones, con lo que las macromoléculas se pueden relajar o contorsionar de maneras necesarias para cumplir o dejar de cumplir ciertas funciones.

Entre los iones más distorsionadores de la configuración de las proteínas, y por lo tanto más destacados en la activación/desactivación de procesos celulares, figuran el Ca²+ y el H+. Ambos crean a su alrededor un poderosísimo campo eléctrico: el Ca²+ porque tiene dos cargas positivas y, cuando se acerca a una molécula, la perturba muchísimo más de lo que lo hacen el Na+ y el K+, que son los cationes más comunes del agua celular; en cambio el H+ es extremadamente perturbador porque no es más que un pequeñísimo protón de un radio despreciablemente corto y, puesto que la perturbación eléctrica que puede producirle a la proteína es tanto mayor cuanto más se le puede acercar, basta que haya un poco más o un poco menos de H+ en el agua celular para que cambien radicalmente la configuración proteica, el repertorio metabólico, la estructura de las organelas intracelulares, y con ello las funciones de las células.

Una de las cosas que con mayor frecuencia ocurren cuando una célula activa sus genes de la muerte es que aumenta la concentración de Ca²+, lo deja entrar en una cantidad inusitada, y éste activa a su vez enzimas (endonucleasas) que actúan como verdaderas tijeras moleculares, cortando prolijamente las moléculas de ADN. Los trozos tijereteados de genoma suelen ser múltiplos de 180 pares de bases (las A,T,C,G enfrentadas en la doble cadena), hecho que se constata haciendo migrar lo que quedó del pobre ADN a lo largo de un gel. Como los fragmentos migran tanto más rápidamente cuanto menor es su peso molecular, se observan bandas de 180, 360, 540.. .n(180) pares de bases, ordenamiento que ha recibido el explícito apodo de "escalera de la muerte". Pero hay también endonucleasas que no dependen de Ca²+

Hay otras endonucleasas que dependen de la concentración de H+ en el agua citoplasmática, y que también se activan en ciertos casos de apoptosis. Y hay incluso ribonucleasas, es decir, enzimas que no cortan al ADN, sino al ARN, con lo que también se interrumpe el flujo informativo del genoma a los ribosomas y se suspende la síntesis de proteínas vitales.

No siempre la célula tiene ya preparadas las proteínas que requieren para suicidarse y en caso de que quiera hacerlo debe sintetizar algunas proteínas de novo; por eso a veces se previene la apoptosis con el simple trámite de inhibir su síntesis. Por supuesto, esas endonucleasas están codificadas por genes letales. De modo que se da una situación todavía incierta: ¿el calcio (o el protón) fue lo que provocó el suicidio, o simplemente es un revólver y, de no haber estado a mano, la célula hubiera recurrido a otro tipo de arma?

fasL Este gene codifica una proteína (FasL) que se instala en la membrana celular, con la que puede tocar a una célula vecina. Si a su vez ésta llega a tener en su membrana un receptor para la FasL, su suerte está echada, pues entra en apoptosis. El organismo usa la FasL de una célula para tocar a otras que intervinieron en la respuesta inmune y matarlas, porque ya no las necesita. Pero hay personas cuyo gene fasL no se expresa debidamente, y permite que las células inmunitarias abunden y se dediquen a atacar las propias células del individuo, mecanismo clave de algunas enfermedades llamadas, en consecuencia, autoinmunes.

p53. Éste es un gene cuyo producto suprime la proliferación tumoral, haciendo entrar en apoptosis a las células que se alocaron. Sin embargo, cuando se le introduce artificialmente en una célula (transfección) y se le sobrexpresa, no resulta mortal.

Como vemos, los biólogos no han resuelto todavía el suicidio ni el crimen celular, pero están investigando a muchos sospechosos.

Todo parece funcionar así: el genoma tiene genes que producen enzimas que hacen a la célula iniciar y llevar a cabo una mitosis (dividirse de cierta manera en dos hijas). Luego se lee otra batería de genes que determinan que estas células crezcan y se diferencien, seguidos de otros que les permiten ejercer sus funciones específicas (segregar hormona gonadotrófica, fabricar proteínas contráctiles, producir sustancias vasoactivas)... y ahí para la cosa. Pero si la célula se desconecta de sus vecinas no recibe del resto del organismo la confirmación de que todo anda bien o de que espere por si se la necesita nuevamente; entonces enciende sus genes de la muerte y se inmola. Hay incluso quienes al pensar en la enorme cantidad de divisiones y diferenciaciones celulares que ocurren para construir un organismo y mantenerlo a lo largo de casi un siglo, se maravilla de la cantidad de errores, monstruosidades y cánceres que habría si no fuera por el hecho de que una célula paga cualquier "indisciplina" con la muerte (apoptosis) (Campisi, 1996). Esto parece dividir el campo de la apoptosis en dos grandes territorios: la muerte celular verdaderamente programada, la que ocurrirá normalmente, para eliminar las células innecesarias y la que, si bien la causa el mismo mecanismo, no estaba en el programa normal, sino que se usó para resolver una contingencia (Luis Covarrubias).

Cada vez que se eliminan o destruyen enterocitos (células de la mucosa intestinal), queratinocitos (células de la capa descamable de la piel), eritrocitos, glóbulos blancos o linfocitos (células de la sangre), el organismo los repone. Por supuesto, no sólo tiene que producirlos en cantidad muy grande, sino entregarlos ya diferenciados. Ahora bien, rigurosamente hablando, la única célula no diferenciada era el huevo fecundado, pero en nuestro organismo ya no existe, pues mucho antes de que naciéramos se había ido dividiendo en dos células, éstas en cuatro, éstas en ocho... y así. Estas ocho bisnietas no son ocho huevos fecundados, sino que también se fueron diferenciando. Pero cuando todavía no se las puede catalogar como enterocitos, ni queratinocitos, ni células sanguíneas ni neuronas ¿qué son? ¿dónde están? La respuesta es que, en la vida intrauterina, a medida que aumentaba el número de células, también iba progresando la diferenciación, pero así como todos los médicos del pueblo descienden del viejo que se hizo médico hace dos siglos y todos los militares del antepasado que abrazó la carrera de las armas después de la famosa batalla por la independencia, entre las células también se van individualizando estirpes, de manera que las tatarabuelas de las neuronas no eran como las tatarabuelas de los enterocitos.

Las llamadas células troncales son células que quedaron trabadas a medio camino entre el huevo fecundado y las células terminalmente diferenciadas (enterocitos, queratinocitos, etcétera). Se trata de células que de pronto tienen dos hijas, una de las cuales empieza a dividirse y diferenciarse como loca hasta que millones y millones de sus descendientes conforman el torrente de nuevas células sanguíneas que vienen a remplazar a las perdidas, mientras que la otra no tiene descendencia y se queda en el tejido, como esas viejas tías que viven rodeadas de los tataranietos de su hermana.

Pero aquí viene lo interesante: en primer lugar, la hermana de la troncal ya no existe, las sobrinas tampoco, pues fueron desapareciendo al dividirse y dar origen a las generaciones subsiguientes. En segundo lugar, no sólo la hermana y las sobrinas fueron desapareciendo al dividirse, sino que sus descendientes finales diferenciadas, que llegaron a ser enterocitos, queratinocitos, eritrocitos, también murieron. En cambio, la vieja tía sigue viviendo, escondidita en el seno del tejido, y cuando el organismo mande a buscar más, ellas se dividirán una vez... y convencerán a una de sus hijas de que se divida y diferencie para mandar soldados al frente, mientras otra hija, imitando a la madre, permanece en la vieja casa matriarcal.

No requiere mucho esfuerzo imaginar que estas ancianísimas tías troncales, atraen poderosamente la atención de quienes estudian la muerte, tratando de entender por qué algunas células mueren en cuatro días y otras viven años y años aguardando en los tejidos.

Así pues, si esto te interesa, debes hacerte investigador, pues se trata de un fascinante asunto de vida o muerte, en el sentido más estricto de la palabra, que está muy lejos de ser entendido.

El antropormorfismo de los religiosos consiste en suponer que Dios tiene forma de hombre. Pero el de los científicos consiste en atribuirles criterios y deseos humanos a los animales, células, virus y genes, y usar expresiones como "saben", "necesitan", "buscan", "dicen", "obedecen", "no tiene sentido que se exprese tal gene" y otras que los antropomorfizan abiertamente. Esperamos que esta práctica no te confunda, y comprendas que sólo la adoptamos para ayudarte a entender los diversos temas.

El interés en la apoptosis comenzó en la década de los setenta y llegó a su culminación hace unos diez años, cuando se empezaron a descubrir genes letales. Pero la preocupación por la muerte celular que ocurre naturalmente, esto es, sin que se la produzca un agente accidental o patológico (quemaduras, tajos, martillazos) apareció hace más de sin siglo. Schleiden y Schwann se ocuparon explícitamente de ella entre 1839 y 1842, y Carl Vogt (1842) la empleó para explicar la muerte de células de la notocorda (una formación embrionaria pasajera) y de ciertas células cartilaginosas. El genial evolucionista August Weismann (1864) se refirió a ella al investigar la muerte celular masiva que observó en las pupas de los insectos, pero no pudo continuar sus estudios porque se enfermó de la vista. Se concentró entonces en su teoría de que hay un plasma inmortal que pasa de una generación celular a la siguiente. Con todo, la primera descripción morfológica de la apoptosis la hizo W. Flemming en 1885 (si bien la llamó "cromatolisis"), en su estudio de la involución de los folículos ováricos. Redescubierta por A. Glucksmann (1951), fue mencionada por F. Macfarlane Burnet (1959) en su "clonal selection theory", porque la encontró responsable del fenómeno llamado de "self-tolerance"; para que ciertas células del sistema inmune no reaccionen contra las propias células y moléculas del cuerpo (Ver Majno, 1995). Peter y Stephanie Clarke (1995) opinan que el tema se fue perdiendo con el surgimiento del inglés como lingua franca o, mejor dicho, porque disminuyó el número de investigadores capaces de leer textos en alemán. De cualquier forma, la idea de que las células mueren por causas naturales (aunque no la llamaron "muerte programada") nunca se extinguió del todo, y volvió a aparecer en los años setenta.

¿Qué es la sobreexpresión? Se puede tomar un gene, introducirlo en una célula, hacer que se lea muchas veces y que se sobreexprese así la proteína que él codifica para estudiar qué sucede. Los virus son demasiado simples, no contienen los dispositivos necesarios para reproducirse, y para dejar descendientes dependen de su capacidad de penetrar en células que poseen la maquinaria para fabricar sus moléculas, y "convencerlas" de que sean ellas quienes fabriquen decenas y decenas de virus iguales sobrexpresado proteínas virales.