I. LA MUERTE DE LAS C�LULAS

SEG�N COMO SE LO MIRE, HAY ORGANISMOS INMORTALES

HAY organismos como las bacterias, levaduras y amebas, que est�n formados por una sola c�lula, y que son virtualmente inmortales. Por supuesto podemos matarlos usando antibi�ticos, hirviendo el caldo en que viven, o calentando a 200�C las gasas e instrumentos de cirug�a en cuyos resquicios se podr�an haber metido. Pero si bien puede morir por esas causas ajenas a su funcionar biol�gico, normalmente un organismo unicelular no muere: cumplido su ciclo vital, simplemente se divide en dos hijas que contin�an viviendo y no queda ning�n "cad�ver". Algo as� como si tu abuela no hubiera muerto, sino que se hubiera dividido en tu mam� y tu t�a. Cuando en cambio una c�lula forma parte de un organismo multicelular, su destino final no es necesariamente el dividirse en dos hijas, sino que puede morir programadamente.

Hace una generaci�n, la idea de que las c�lulas pudieran llevar en su seno un programa para suicidarse habr�a sido considerada lun�tica; pero hace diez a�os se comenz� a aceptar y hoy ya es incontrovertible. Para describirla debemos comenzar por introducir algunos conceptos elementales.

LOS C�DIGOS DE LA VIDA

Las c�lulas contienen largu�simas mol�culas 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 analog�a, 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:

ATCTAAGTACCTGATTGCCAAATGC

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 fabricar� este joyero ser� entonces:

TAGATTCATGGACTAACGGTTTACG

As� construido, el trozo de collar tendr� dos cadenas complementarias, enfrentadas del siguiente modo:

—ATCTAAGTACCTGATTGCCAAATGC—cadena 1

—TAGATTCATGGACTAACGGTTTACG—cadena 2

Ahora conviene abandonar la analog�a, porque el ADN no contiene gemas preciosas, sino mol�culas 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 est� a cargo de varias enzimas y de una hueste de mol�culas ayudantes, en cuyo detalle no nos detendremos. Tambi�n conviene tener en cuenta que en nuestro ejemplo nos hemos limitado a fragmentos muy breves de una largu�sima doble cadena, y que si el ADN estuviera hecho realmente de piedras preciosas llegar�a al cielo; pero por suerte las ATCG son tan peque�as que todo el ADN de una c�lula cabe enrollado en su n�cleo.

Es f�cil 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 har� la complementaria 2, y al que le entreguemos la 2 nos enhebrar� la complementaria 1. Algo parecido hacen las c�lulas 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 c�lulas hijas reciben r�plicas exactas de las que ten�a la madre. Gracias a este legado de generaci�n celular en generaci�n celular, el huevo fecundado da origen a todas las c�lulas del organismo, que tienen por eso exactamente el mismo mensaje inscrito en el ADN.

De pronto, de una hebra de la largu�sima cadena de ADN, se copia un fragmento, tambi�n complementariamente, pero con un c�digo ligeramente distinto de mol�culas (en el cual en lugar de gemas T hay gemas U), y se genera as� una hebrita llamada "ARN mensajero". Este fragmentito² hecho de ARN sale del n�cleo y difunde hasta unos c�mulos moleculares llamados ribosomas. Los ribosomas tienen la propiedad de leer la secuencia de A, U, C y G del ARN, como t� leer�as la secuencia de letras de la notita y, obedeciendo el mensaje que indica esa secuencia, van ensartando amino�cidos, y forman as� un tercer tipo de hebra molecular llamada p�ptido. El segmento de ADN que especific� la secuencia de esta hebra de p�ptidos se llama gene y la colecci�n de todos los genes de una c�lula se denomina genoma.

Resumiendo: el ADN tiene codificados los genes que especifican los p�ptidos que los ribosomas habr�n de fabricar. La c�lula tiene luego todo un aparato de organelos subcelulares y enjambres de enzimas que act�an sobre los diversos p�ptidos, agreg�ndoles y quit�ndoles az�cares, l�pidos, etc�tera, y los convierten en prote�nas que controlan todas las reacciones qu�micas de las que depende la vida y constituyen piezas clave del andamiaje y maquinaria celular.

�C�MO SE IDENTIFICA AL GENE QUE CODIFICA UNA PROTE�NA DETERMINADA?

Los bi�logos moleculares enfrentan b�sicamente tres situaciones. A veces conocen una prote�na y necesitan encontrar el gene que la codifica en la mol�cula de ADN; otras veces conocen una caracter�stica de un bicho o una planta (alas puntiagudas, ojos azules, cuernos retorcidos, flores amarillas) y tambi�n necesitan encontrar al gene responsable. Pero hay una tercera situaci�n, en la que se las ingenian para anular un gene, para ver qu� funci�n 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 jard�n. De ah� en adelante se lanzan a buscar la prote�na codificada por el gene en cuesti�n y que tiene a su cargo dicha funci�n.

Es f�cil imaginar entonces la sorpresa de los bi�logos cuando, encendiendo y apagando genes, encontraron unos que tienen como funci�n matar a la c�lula. As� de simple: hay genes, que han pasado a llamarse genes de la muerte. En la nomenclatura de la gen�tica se llama mutaci�n letal a la que, por afectar un gene esencial no permite se geste un individuo vivo. En este caso, la mutaci�n es letal, pero el gene en cuesti�n no es un gene de la muerte, porque reservamos este nombre para los que intervienen en la muerte celular programada, cuya funci�n espec�fica es indicarle a la c�lula c�mo construir las armas moleculares necesarias para suicidarse.

Pero estos conceptos todav�a no nos permiten entender por qu� se deben suicidar esas c�lulas, de modo que tendremos que introducir m�s informaci�n acerca de los genes.

�POR QU� EN UN MISMO ORGANISMO HAY C�LULAS DIFERENTES?

Como dijimos m�s arriba, todas las c�lulas som�ticas de un organismo (las que no son gametas) tienen un genoma id�ntico, es decir, todas tienen genes que codifican las mismas prote�nas. Entonces �por qu� unas c�lulas se convirtieron en neuronas, otras en osteoc�tos, otras en hepatocitos y otras en fibras musculares? La explicaci�n es an�loga a la que resultar�a de observar que, si bien a varias personas les regalan el mismo manual de carpinter�a, unas eligen fabricarse mesas, otras camas, otras escaleras... y terminan as� con un mobiliario diferente. Es decir, todas las c�lulas som�ticas 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 espec�fica insulina. Y eso no es todo: algunos tipos de c�lulas leen y sintetizan unas pocas mol�culas de la prote�na 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 c�lula 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 n�mero de veces, produce una asombrosa diversidad de tipos celulares.

A decir verdad, a pesar de ser tan grande, el n�mero de tipos celulares que se originan de la expresi�n gen�mica resulta irrisorio comparado con la cantidad astron�mica de tipos que —te�ricamente— se podr�an construir. Esta restricci�n del n�mero de tipos celulares se explica porque los genes no tienen libertad de expresi�n: hay repertorios, programas gen�ticos, en los que un gene s�lo se puede expresar a condici�n de que antes se hayan expresado algunos otros, y que, una vez que se expresan, provocan la expresi�n de otros m�s de la cascada program�tica, como restaurantes que s�lo sirven men�s fijos. De lo contrario "no tendr�a sentido" que se leyeran los genes para fosforilar una prote�na, si no se leen tambi�n los que ordenan construir la prote�na que se ha de fosforilar, o que se han de pegar a tal subunidad, o que habr�n de integrarse para formar cierto organelo. Hay tambi�n una coordinaci�n entre los genes que expresa una c�lula con los que expresan las vecinas, pues tampoco tendr�a sentido construir los m�sculos de una pata, si no se han de expresar tambi�n los genes responsables de que otras c�lulas fabriquen los huesos, vasos, nervios y tendones de esa pata. Hacer una pata, un ojo o un ala, implica desplegar temporal y espacialmente una combinaci�n impresionante de programas gen�ticos.

Un tipo celular dado tampoco expresa mon�tonamente el mismo repertorio de genes a lo largo de toda su vida, pues atraviesa "edades", en las que recibe se�ales (hormonas, factores tr�ficos, contactos excitatorios o inhibidores de sus vecinas, impulsos el�ctricos) que le activan o desactivan espec�ficamente ciertos genes. Como resultado de dichas �rdenes (o a veces por su interrupci�n) se sintetizan ciertas mol�culas o se dejan de producir ciertas otras; as�, dependiendo de su posici�n en el organismo, se transforman en c�lulas epiteliales, �seas, neuroblastos, reticulocitos y luego en neuronas, eritrocitos, adipocitos o timocitos, y m�s tarde reciben nuevas se�ales 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 id�ntico genoma, unas c�lulas s�lo leen aquellos genes que las transforman en c�lulas epiteliales del duodeno que apenas viven cuatro d�as, o en neuronas que viven ochenta a�os, se llama diferenciaci�n.

Los beb�s 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 as� destinos que implican paquetes coordinados de miles de acciones, que al cabo de un tiempo los har�n diferentes en sus funciones y hasta en la estructura de sus cuerpos. Pero esas "diferenciaciones" podr�an no ser finales, sino que a los cuarenta y cinco a�os el que se recibi� de abogado se embarca en una carrera pol�tica, el forzudo se hace narcotraficante y la danzarina ama de casa. Tambi�n las c�lulas pueden lanzarse a nuevas ramas diferenciales, pero ya no conservan la pluripotencia que ten�a el huevo fecundado del que derivan. A cierta altura de su vida pueden activar genes de la muerte, por la acci�n de �stos se suicidan y aceptan d�cilmente que otras c�lulas vengan a devorar su cad�ver, porque a todo el organismo le conviene que, a cierta altura de su desarrollo, determinadas c�lulas se maten. No se trata de algo ins�lito: 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 diferenciaci�n, sino programas alternativos (Gerschenson y Rotello, 1992; Ponzoni y colaboradores, 1995).

Pero estos nuevos conceptos, que ayudan a entender c�mo se programan eritrocitos o neuronas, todav�a no nos explican por qu� existen programas para matar a las c�lulas. Prosigamos.

GENES QUE SE ELIMINAN Y GENES QUE SE CONSERVAN

De pronto aparece un nuevo gene, en general por modificaci�n o combinaciones de segmentos de genes preexistentes. Si ese gene confiere una desventaja (imag�nate un gene que codifica una hemoglobina defectuosa que no puede llevar ox�geno a los tejidos) el organismo que lo porta no est� en condiciones de sobrevivir en la lucha por la vida, no se reproduce, no lega esos genes defectuosos a sus descendientes, y la "novedad gen�tica" 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 ah� 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 m�s sorprendidos de lo que est�bamos al principio, pues surge de nuevo la pregunta: �qu� 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 biol�gica (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: �qu� ventajas confiere la muerte? A riesgo de irritarte, perm�tenos posponer nuevamente la respuesta, e introducir m�s conceptos b�sicos.

�C�MO SE CONSTRUYE UN COMPLEJ�SIMO ORGANISMO A PARTIR DE UN HUEVO FERTILIZADO?

Un primer requisito es, como ya discutimos, la diferenciaci�n celular que provee los diversos tipos celulares que se necesitan. Un segundo requisito es que haya un n�mero adecuado de cada tipo. As�, no tenemos ni un h�gado tan grande que ocupe todo nuestro abdomen, ni uno tan peque�o que s�lo contenga cuatro hepatocitos. El problema es �c�mo "saben"³ las c�lulas cu�l es el n�mero �ptimo? Y es seguro que lo "saben", pues si nos extirpan medio h�gado, los hepatocitos restantes se dar�n a la tarea de dividirse hasta restaurar todo el �rgano. El estudio de c�mo hace el organismo para optimizar el n�mero y tipo de c�lulas que necesita es uno de los aspectos m�s fascinantes de la biolog�a moderna. Para complementar este concepto: si te mudas a residir a una meseta 2 000 metros m�s alta del lugar donde vives actualmente, tu organismo incrementara el "n�mero �ptimo" de gl�bulos rojos y tendr�s poliglobulia. Pero cuando regreses lo volver� a disminuir. Si de pronto te enyesan una pierna, tu organismo, al "ver" que ya no usas ciertos m�sculos, comenzar� a atrofiarlos; pero cuando te quiten el yeso, el ejercicio le indicar� que debe volverlos a restablecer. M�s a�n, si ahora te haces ciclista desarrollar�s tus m�sculos a un nivel superior al que ten�as antes de enyesarte, y si en cambio te dedicas a la nataci�n, te los desarrollar� tambi�n, 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 est� llena de alba�iles, ni el dormitorio por los electricistas, ni el ba�o por los plomeros, ni el comedor por los pintores. T� desear�as que, una vez cumplida su tarea, esos obreros se hubieran "autoeliminado". An�logamente, durante varias edades, notablemente las �ltimas etapas de la vida fetal y las primeras de la ni�ez, hay una impresionante eliminaci�n de c�lulas que, o bien ya cumplieron su funci�n y ahora no se necesitan, o bien no la cumplieron correctamente.

Todav�a no se entiende exactamente c�mo "sabe" el organismo cu�l es el "n�mero �ptimo" de cada tipo celular, ni c�mo considera" que una estructura determinada (un circuito neuronal, una papila gustativa de la lengua) est� correctamente construida. Pero con la informaci�n disponible podemos plantear que sucede lo siguiente:

Una c�lula recibe varios tipos de se�ales: 1) hormonas que le llegan con la circulaci�n desde gl�ndulas distantes; 2) hormonas locales que le llegan desde c�lulas vecinas, difundi�ndose por el l�quido que las rodea; 3) se�ales moleculares que ella misma lanz� al medio y que ahora se pegan a sus propios receptores; 4 ) "hormonas que no se desprendieron de las c�lulas que las sintetizaron sino siguieron residiendo en sus membranas, pero pueden comunicar su mensaje cuando estas c�lulas tocan a sus vecinas, como cuando t�, sin desprender tu mano, tocas el timbre de una casa, situaci�n 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 qu�micos"; 6) se�ales el�ctricas que provienen de c�lulas vecinas. Algunas de esas se�ales le indican a la c�lula: "Enciende los genes necesarios para entrar en mitosis y multipl�cate"; otras le dicen: "Activa tal o cual gene y ponte a producir miosina, actina, o queratina", es decir, "difer�nciate hacia tal o cual tipo celular" (ya sabes: neuronas, queratinocitos, timocitos, miocitos); otras, "apaga tal o cual gene, pues ya no necesitamos su producto", etc�tera.

El organismo es implacable en que se cumplan esas �rdenes estrictamente y, a su vez, las c�lulas tienen una obediencia apabullante. As�, con sus se�ales, conmina a una neurona: "Expresa tales o cuales mol�culas, �salas para controlar tu metabolismo y construirte un ax�n, hazlo crecer hasta que toques a la neurona Fulana y luego activa tus genes letales y suic�date". La c�lula obedece, su ax�n crece cinco cent�metros y llega a comunicarse con Fulana, pero �sta le tiene reservada una sorpresa, pues en cuanto es tocada, a trav�s de las se�ales que emanan del contacto le comunica: "En virtud de que cumpliste tu misi�n, te perdonamos: no actives tus genes letales". Por el contrario, si el ax�n se extravi�, no encontr� a Fulana, se pas� de largo, o acaso lleg� a contactar a una c�lula que no deb�a, constituyendo con �sta un circuito espurio, que no sirve o acaso es contraproducente, nadie le anular� la orden de que se suicide. De modo que esa profusi�n de muerte celular que ocurre sobre todo hacia el fin de la vida fetal y al principio de la ni�ez, se debe en parte a que el organismo est� borrando sus errores, eliminando c�lulas equivocadas y obreras que ya no necesita.

T� mismo puedes observar el trabajo de los genes letales en un charco de ranas, en el que los renacuajos nadan propuls�ndose con la cola. Llegado el renacuajo a cierta altura de su desarrollo, las c�lulas 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 �tero. Las c�lulas de tu pronefros (un antecesor de los ri�ones) entraban en apoptosis, pasaban a desarrollar el mesonefros, que a su turno tambi�n tuvo un festival de c�lulas suicidas, y daba origen a los ri�ones. Cuando eras feto tambi�n ten�as los dedos unidos por una membrana interdigital como las ranas y los patos; de ni�o ten�as timo, gl�ndula que luego desapareci� debido al suicidio de sus c�lulas, y toda la vida estar�s recambiando c�lulas 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 "c�mplices", espec�ficamente sintetizadas para llevar a cabo la eliminaci�n sin dejar rastros; 3) generalmente, esos c�mplices 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 dem�s atildados y pulcros, no dejan rastros (como dijimos, no queda ning�n cad�ver celular) ni da�an a los testigos presenciales (las c�lulas vecinas); 5) los cambios que sufre la c�lula suicida ocurren en secuencias demasiado regulares como para ser espont�neas; 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 ara�a o te quema una brasa.

Por eso la investigaci�n (muy lejos a�n de estar concluida) fue forjando la hip�tesis de que se trata, como ya dijimos, de "muertes celulares programadas". Andrew Wylie, de la Universidad de Edimburgo, llam� al proceso "apoptosis",⁴ t�rmino de ra�z griega que significa "desprendimiento de los p�talos de una flor" (Kerr y colaboradores, 1972).

Vemos as� una de las ventajas m�s obvias de la muerte, en este caso celular: el desarrollo arm�nico de un organismo. Si por deficiencias gen�ticas 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 c�lulas 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 c�lula queda as� desconectada de lo que se da en llamar "homeostasis celular": crecen an�rquicamente y, dependiendo de la situaci�n, pueden interrumpir la formaci�n de un tejido, de un �rgano normal, o formar por su cuenta una masa tumoral. Hay c�lulas cancerosas que fabrican su propia orden de no morirse: lanzan al medio algunos factores, que luego ellas mismas reciben y as� consiguen seguir vivas y reproducirse (Ishizaki y colaboradores, 1995).

�C�MO TRABAJAN LOS GENES DE LA MUERTE?

De joven, el peque�o gusano Caenorhabditis elegans llega a tener un m�ximo de 1 100 c�lulas, pero luego 131 sufren muertes celulares programadas, de modo que en el adulto s�lo quedan 969. Contar con un organismo multicelular de tan pocas c�lulas, cada una de ellas individualizada y con un pasado y un futuro conocidos, y de las que por lo tanto se sabe cu�les han de morir programadamente, permiti� identificar algunos de los genes responsables de la apoptosis.

No todos los genes que participan en la apoptosis son realmente mort�feros. De esta forma, si a trav�s de manipulaciones experimentales se anulan los genes ced-3 o ced-4 (figura 1), las 131 c�lulas 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 tambi�n forma parte del programa apopt�tico, las 131 no se salvan, indicando que este gene no es mort�fero, 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 seg�n cuales ganen.

Figura 1. Esquema de la muerte celular programada de las c�lulas del nem�todo C. elegans. En la parte superior se ilustran los estados de la c�lula, en la parte media los genes que participan, y en la inferior aquellas etapas que son espec�ficas para ciertas c�lulas y las que son comunes a todas. Las flechas indican activaci�n y las barras inhibici�n. (Adaptado de Steller, 1995).

Dec�amos m�s arriba que los genes que confieren alguna ventaja al organismo tienden a conservarse. En este sentido, los genes ced han de ser realmente �tiles, pues se conservaron desde los nem�todos (el C. elegans es un nem�todo: un gusanito en forma de hilo) hasta nosotros. Y aqu� conviene introducir algunos conceptos b�sicos m�s. 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 evoluci�n temporal del nombre Fernando, Fern�ndez, Hernando, Hern�ndez. Se ha encontrado que el ced-9 del C. elegans tiene 23% de similitud con el oncogene bcl-2 de los mam�feros, y que �ste protege del suicidio a los linfocitos y a las neuronas. Se acepta entonces que los genes ced-9 y bcl-2 son hom�logos. De la misma manera, una prote�na de los mam�feros llamada ICE (interleukin-1 b-converting enzyme), que desempe�a un papel importante en la inflamaci�n, tiene una similitud de 28% con la prote�na CED-3 del C. elegans. Por lo tanto, se acepta tambi�n que los genes que las codifican (el ice de los mam�feros y el ced-3 de los nem�todos) son hom�logos.⁵

Recientemente se demostr� que la sobreexpresi�n⁶ de la prote�na ICE induce la muerte de las c�lulas de mam�feros, pero puede ser bloqueada espec�ficamente por el gene protector bcl-2 o ced-9 que, como dijimos m�s arriba, es de nem�todos. Tambi�n puede ser anulada por la prote�na 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, perm�tenos contarte que cuando uno toma c�lulas de alg�n tejido, por ejemplo del ri��n 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 situaci�n ser�a la siguiente: esas c�lulas, separadas del ri��n en el que su existencia ten�a sentido (consulta el Ap�ndice II), perdieron a las vecinas que les se�alaban que deb�an mantener inactiva su maquinaria de la muerte. Ahora que est�n cultivadas en la caja de Petri no los tienen silenciados, los expresan y se mueren. Pero cuando son infectadas por el virus la situaci�n cambia, pues "la vida" de estos virus depende de que haya c�lulas dentro de las cuales pueda reproducirse; por lo tanto, no les conviene que las c�lulas cultivadas mueran. En consecuencia, llevan consigo genes que, cuando son expresados por la c�lula invadida, hacen que las prote�nas resultantes ordenen: "No te amargues por esta solitaria existencia in vitro, carente de sentido; no te suicides, contin�a reproduci�ndote."

Esta contraposici�n de se�ales (m�tate, no te mates) se puede ver tambi�n en que ciertas prote�nas con un alto grado de similaridad en su secuencia de amino�cidos, parecen competir por alg�n receptor que tiene a su cargo decidir si se ha de continuar o no con el proceso de apoptosis. Y as�, el gene bcl-x produce dos prote�nas: 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 prote�nas mantengan un equilibrio adecuado (que una no se exprese en mayor cantidad que la otra) el linfocito permanecer� en el borde entre la vida y la muerte.

Si el nem�todo de C. elegans ha llegado a ser actualmente el caballito de batalla de quienes estudian c�mo se construye un organismo multicelular (y c�mo participa la muerte en dicho proceso), la mosquita Drosophila melanogaster sigue siendo el ejemplo tradicional de los genetistas. La Drosophila tiene genes hom�logos a los de otros bichos, pero adem�s se le ha detectado un gene al que se le puso el pat�tico nombre de reaper⁷ porque casi todas las se�ales para la apoptosis convergen en �l. La prote�na reaper tiene un fragmento de unos 50 amino�cidos tan implicados en la apoptosis, que recibe el nombre de "regi�n de la muerte". A pesar de su pat�tico nombre, investigaciones posteriores mostraron que el reaper no es un gene letal, sino que al parecer su verdadera funci�n es frenar al hom�logo de ced-9/bcl-2 o bien activar a los hom�logos de ced-3 e ICE (figura 2).

Figura 2. Esquema de la apoptosis en la Drosophila, en el que aparece la calaca (segador) recibiendo se�ales 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 adem�s un mecanismo para quitarlas de en medio cuando le salen mal o ya no las necesita. El ciclo de la vida de una c�lula incluye muchas bifurcaciones, en las cuales puede tomar la ruta que la lleve a sintetizar ciertas mol�culas, entrar en mitosis, dividirse y proliferar, o diferenciarse en hepatocito, reticulocito, etc. Lo interesante es que tambi�n puede tomar el camino de la apoptosis. La apoptosis es la contraparte de la proliferaci�n. La naturaleza se equivoca, pero tiene en la muerte celular un mecanismo para corregir sus errores. M�s a�n, 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.

�EN QU� CONSISTE LA MUERTE POR APOPTOSIS?

Dada su importancia pr�ctica y conceptual, la apoptosis se ha transformado en uno de los temas de moda de la biolog�a moderna, y cada semana aparece un alud de art�culos que la relacionan a un n�mero muy grande de fen�menos celulares. Para dar una idea del febril esfuerzo cient�fico que se est� haciendo por entender los mecanismos de la muerte, baste mencionar que un art�culo reciente (febrero de 1997) afirma: "Las prote�nas caspasas se llamaban antiguamente "similares a ICE" �Pero los trabajos con la nomenclatura ICE son de 1995! En esos estudios var�a el tipo de c�lula empleado, el gene activado, sobreexpresado o suprimido, la sustancia administrada y el fen�meno celular estudiado, de modo que por ahora es muy dif�cil afirmar si una correlaci�n implica necesariamente una concatenaci�n causal, como ser�a el caso de observar que alrededor de los cad�veres humanos suele haber gente que llora, y de ah� concluir que el llanto ha sido la causa de esas muertes. No obstante, a manera de ilustraci�n, vamos a mencionar algunos de los agentes que pueden estar implicados en el asesinato o suicidio celular.

La enzima PKC (prote�na cinasa C). Cuando se estudian en un tubo de ensayo, las reacciones qu�micas del metabolismo son tan lentas que resultan incompatibles con la vida. Para activarlas se podr�a elevar la temperatura, pero la agitaci�n t�rmica destruir�a la sutil estructura biol�gica. Por eso la vida ha encontrado una manera de activarlas y desactivarlas a la temperatura normal del cuerpo, mediante la adici�n (fosforilaci�n) o sustracci�n (defosforilaci�n) de grupos fosfato. Hay prote�nas que s�lo act�an si se les fosforila y otras que s�lo act�an cuando son defosforiladas. De manera que la fosforilaci�n/defosforilaci�n selectiva es una especie de control de las perillas enzim�ticas 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 tambi�n una enzima que parece vivir en un lugar y trabajar en otro, de modo que cuando se observa que alg�n fen�meno celular implica desplazamiento de la PKC, se toma como evidencia de que depende de esta enzima. As�, se afirma que la apoptosis depende de la activaci�n de PKC, pues no hay duda de que en muchas formas de apoptosis esta mol�cula se desplaza y se pone a trabajar. La dificultad interpretativa radica en que hay tipos de c�lulas que pueden entrar en apoptosis sin que se pueda detectar ninguna modificaci�n de la PKC.

El cAMP (adenotin monofosfato c�clico). Es una mol�cula mensajera que, en cuanto llegan ciertas se�ales a los receptores de la membrana, viaja por el agua del citoplasma a informar de la novedad a ciertas enzimas, y �stas disparan diversos fen�menos intracelulares. El cAMP ha sido declarado sospechoso, porque han observado en �l variaciones de concentraci�n en momentos en que se produce la apoptosis de ciertos tipos celulares. Pero en otras el cAMP parece tener coartadas muy veros�miles, pues la apoptosis ocurre sin que se le vea variar.

El calcio y el prot�n. Las mol�culas, sobre todo las macromol�culas como el ADN, el ARN y las prote�nas, tienen una distribuci�n de cargas el�ctricas incre�blemente 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 distribuci�n de los campos el�ctricos de las macromol�culas, que entonces se retuercen en una posici�n distinta a la que ten�an, con lo que exponen o dejan de exponer los sitios en los que se combinan con otras mol�culas para llevar a cabo una reacci�n qu�mica. 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 s�bitamente la cabeza cuando se acerca alguien con un garrote. As�, hay prote�nas que s�lo se combinan con glucosa si previamente se asocian con el ion sodio, y otras que s�lo se asocian con el ATP si previamente se combinaron con el ion Mg²+. Por eso las c�lulas gastan una fracci�n considerable de su energ�a en controlar el nivel de concentraci�n de ciertos iones, con lo que las macromol�culas se pueden relajar o contorsionar de maneras necesarias para cumplir o dejar de cumplir ciertas funciones.

Entre los iones m�s distorsionadores de la configuraci�n de las prote�nas, y por lo tanto m�s destacados en la activaci�n/desactivaci�n de procesos celulares, figuran el Ca²+ y el H+. Ambos crean a su alrededor un poderos�simo campo el�ctrico: el Ca²+ porque tiene dos cargas positivas y, cuando se acerca a una mol�cula, la perturba much�simo m�s de lo que lo hacen el Na+ y el K+, que son los cationes m�s comunes del agua celular; en cambio el H+ es extremadamente perturbador porque no es m�s que un peque��simo prot�n de un radio despreciablemente corto y, puesto que la perturbaci�n el�ctrica que puede producirle a la prote�na es tanto mayor cuanto m�s se le puede acercar, basta que haya un poco m�s o un poco menos de H+ en el agua celular para que cambien radicalmente la configuraci�n proteica, el repertorio metab�lico, la estructura de las organelas intracelulares, y con ello las funciones de las c�lulas.

Una de las cosas que con mayor frecuencia ocurren cuando una c�lula activa sus genes de la muerte es que aumenta la concentraci�n de Ca²+, lo deja entrar en una cantidad inusitada, y �ste activa a su vez enzimas (endonucleasas) que act�an como verdaderas tijeras moleculares, cortando prolijamente las mol�culas de ADN. Los trozos tijereteados de genoma suelen ser m�ltiplos de 180 pares de bases (las A,T,C,G enfrentadas en la doble cadena), hecho que se constata haciendo migrar lo que qued� del pobre ADN a lo largo de un gel. Como los fragmentos migran tanto m�s r�pidamente cuanto menor es su peso molecular, se observan bandas de 180, 360, 540.. .n(180) pares de bases, ordenamiento que ha recibido el expl�cito apodo de "escalera de la muerte". Pero hay tambi�n endonucleasas que no dependen de Ca²+

Hay otras endonucleasas que dependen de la concentraci�n de H+ en el agua citoplasm�tica, y que tambi�n 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 tambi�n se interrumpe el flujo informativo del genoma a los ribosomas y se suspende la s�ntesis de prote�nas vitales.

No siempre la c�lula tiene ya preparadas las prote�nas que requieren para suicidarse y en caso de que quiera hacerlo debe sintetizar algunas prote�nas de novo; por eso a veces se previene la apoptosis con el simple tr�mite de inhibir su s�ntesis. Por supuesto, esas endonucleasas est�n codificadas por genes letales. De modo que se da una situaci�n todav�a incierta: �el calcio (o el prot�n) fue lo que provoc� el suicidio, o simplemente es un rev�lver y, de no haber estado a mano, la c�lula hubiera recurrido a otro tipo de arma?

fasL Este gene codifica una prote�na (FasL) que se instala en la membrana celular, con la que puede tocar a una c�lula vecina. Si a su vez �sta llega a tener en su membrana un receptor para la FasL, su suerte est� echada, pues entra en apoptosis. El organismo usa la FasL de una c�lula 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 c�lulas inmunitarias abunden y se dediquen a atacar las propias c�lulas del individuo, mecanismo clave de algunas enfermedades llamadas, en consecuencia, autoinmunes.

p53. �ste es un gene cuyo producto suprime la proliferaci�n tumoral, haciendo entrar en apoptosis a las c�lulas que se alocaron. Sin embargo, cuando se le introduce artificialmente en una c�lula (transfecci�n) y se le sobrexpresa, no resulta mortal.

Como vemos, los bi�logos no han resuelto todav�a el suicidio ni el crimen celular, pero est�n investigando a muchos sospechosos.

Todo parece funcionar as�: el genoma tiene genes que producen enzimas que hacen a la c�lula iniciar y llevar a cabo una mitosis (dividirse de cierta manera en dos hijas). Luego se lee otra bater�a de genes que determinan que estas c�lulas crezcan y se diferencien, seguidos de otros que les permiten ejercer sus funciones espec�ficas (segregar hormona gonadotr�fica, fabricar prote�nas contr�ctiles, producir sustancias vasoactivas)... y ah� para la cosa. Pero si la c�lula se desconecta de sus vecinas no recibe del resto del organismo la confirmaci�n 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 c�nceres que habr�a si no fuera por el hecho de que una c�lula 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 ocurrir� normalmente, para eliminar las c�lulas innecesarias y la que, si bien la causa el mismo mecanismo, no estaba en el programa normal, sino que se us� para resolver una contingencia (Luis Covarrubias).

ANCIANAS T�AS DEL ORGANISMO: LAS C�LULAS TRONCALES

Cada vez que se eliminan o destruyen enterocitos (c�lulas de la mucosa intestinal), queratinocitos (c�lulas de la capa descamable de la piel), eritrocitos, gl�bulos blancos o linfocitos (c�lulas de la sangre), el organismo los repone. Por supuesto, no s�lo tiene que producirlos en cantidad muy grande, sino entregarlos ya diferenciados. Ahora bien, rigurosamente hablando, la �nica c�lula no diferenciada era el huevo fecundado, pero en nuestro organismo ya no existe, pues mucho antes de que naci�ramos se hab�a ido dividiendo en dos c�lulas, �stas en cuatro, �stas en ocho... y as�. Estas ocho bisnietas no son ocho huevos fecundados, sino que tambi�n se fueron diferenciando. Pero cuando todav�a no se las puede catalogar como enterocitos, ni queratinocitos, ni c�lulas sangu�neas ni neuronas �qu� son? �d�nde est�n? La respuesta es que, en la vida intrauterina, a medida que aumentaba el n�mero de c�lulas, tambi�n iba progresando la diferenciaci�n, pero as� como todos los m�dicos del pueblo descienden del viejo que se hizo m�dico hace dos siglos y todos los militares del antepasado que abraz� la carrera de las armas despu�s de la famosa batalla por la independencia, entre las c�lulas tambi�n se van individualizando estirpes, de manera que las tatarabuelas de las neuronas no eran como las tatarabuelas de los enterocitos.

Las llamadas c�lulas troncales son c�lulas que quedaron trabadas a medio camino entre el huevo fecundado y las c�lulas terminalmente diferenciadas (enterocitos, queratinocitos, etc�tera). Se trata de c�lulas 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 c�lulas sangu�neas que vienen a remplazar a las perdidas, mientras que la otra no tiene descendencia y se queda en el tejido, como esas viejas t�as que viven rodeadas de los tataranietos de su hermana.

Pero aqu� 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 s�lo la hermana y las sobrinas fueron desapareciendo al dividirse, sino que sus descendientes finales diferenciadas, que llegaron a ser enterocitos, queratinocitos, eritrocitos, tambi�n murieron. En cambio, la vieja t�a sigue viviendo, escondidita en el seno del tejido, y cuando el organismo mande a buscar m�s, ellas se dividir�n una vez... y convencer�n 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 ancian�simas t�as troncales, atraen poderosamente la atenci�n de quienes estudian la muerte, tratando de entender por qu� algunas c�lulas mueren en cuatro d�as y otras viven a�os y a�os aguardando en los tejidos.

As� pues, si esto te interesa, debes hacerte investigador, pues se trata de un fascinante asunto de vida o muerte, en el sentido m�s estricto de la palabra, que est� muy lejos de ser entendido.