Fenotipos vemos, genotipos no sabemos

Normalmente voy a la escuela en bicicleta, pero esta mañana estaba lloviendo y tomé el camión. Había alrededor de unas cuarenta personas; cerca de setenta ojos contemplando las pantallas de sus teléfonos y unos sesenta y siete oídos tapados por audífonos (un pasajero sólo tenía un audífono puesto y con el otro escuchaba la historia de su amigo).  Yo he de confesar que a mi me encantan las nuevas tecnologías, me encanta subirme a un camión y escuchar mi música mientras leo en mi tablet. El problema es que la fascinación por la tecnología a veces nos deja ciegos y dejamos de ver lo compleja y maravillosa que puede ser la realidad fuera de nuestras pantallas. Lo mágico que es el mundo directamente frente a nosotros.

Con el avance de la tecnología se ha vuelto relativamente fácil y barato secuenciar un genoma entero (especialmente uno pequeño como el de una bacteria). Es posible incluso, pagar cerca de 1000 pesos y obtener las variantes genéticas contenidas en tu ADN (partes de la secuencia que son variables en los seres humanos) con información sobre tus ancestros y sus posibles orígenes. Hasta hace muy poco, este mismo servicio te daba información sobre las variantes asociadas con mayores probabilidades de desarrollar enfermedades como algunos cánceres u obesidad. Sin embargo, la Administración de Drogas y Alimentos de Estados Unidos (FDA por sus siglas en inglés) prohibió incluir esta información hasta que la compañía y la información sean evaluadas por esta agencia (http://blog.23andme.com/news/an-fda-update-for-23andme-customers/; http://www.fda.gov/iceci/enforcementactions/warningletters/2013/ucm376296.htm).

Frecuentemente se reportan noticias sobre el descubrimiento de el gen de algo (la obesidad, la adicción al tabaco e incluso la fé). Muchos de estos trabajos se basan en correlaciones entre la presencia de ciertas variantes genéticas y la enfermedad o el carácter en cuestión. El primer problema con esta metodología es que una correlación no indica causa. Por ejemplo, puede ser que una variante asociada con alcoholismo sea más frecuente en grupos en los que se acostumbra a beber más. Lo que me lleva al siguiente problema, aunque los tamaños de muestra suelen ser buenos (muchos individuos son incluidos en el estudio) las muestras son frecuentemente sesgadas de una manera u otra (individuos sólo de ese país, gente con acceso a servicios médicos, etc.). Es difícil obtener una muestra que sea representativa. Por último, aún cuando se encuentran correlaciones, en muchos casos, éstas explican sólo un pequeño porcentaje de la variación en la muestra (en un momento voy a regresar a este punto).

Otra metodología utilizada para buscar causas genéticas es utilizar ratones criados en el laboratorio en las mismas condiciones y con contextos genómicos similares (son cruzas que se hacen con la intención de reducir la variación genética). Los resultados de estos experimentos sí indican un efecto causal del gen de interés pero no aplican necesariamente a grupos diversos de seres humanos. Los distintos tipos de estudios se complementan entre sí y entre ambos se ha obtenido una gran cantidad de conocimiento sobre las bases genéticas de distintas enfermedades (http://www.genome.gov/10001204). Esto es fácil cuando las enfermedades o caracteres en cuestión dependen de un pequeño número de genes y son poco influenciadas por factores ambientales. Pero muchos caracteres, y en partícular, caracteres complejos, suelen estar determinados por muchos genes que interactúan entre sí y cuyos efectos e interacciones cambian de acuerdo al ambiente. La variación que se queda sin explicar en estos estudios se debe en parte a estas complejas interacciones.

Todos estamos familiarizados con la idea de que el ambiente afecta el fenotípo (el resultado de la expresión de nuestros genes, nuestros caracteres físicos). En general, los hijos de padres de gran estatura son altos también, sin embargo la estatura depende también de otros factores como la nutrición tanto de los hijos como de la madre. Otros ejemplos son aún más sorprendentes. En el desierto chihuahuense es posible encontrar polillas de la especie Nemoria arizonaria. Las polillas depositan sus huevos en encinos de la región y las orugas viven y se alimentan en estos árboles. Las orugas que nacen en el verano se alimentan de hojas principalmente y expresan un fenotipo que les da la apariencia de pequeños tallos. En cambio, las orugas que nacen más cerca de la primavera y que se alimentan de las flores, desarrollan un fenotipo más rugoso, con apariencia muy similar a las flores del encino.

El fenotipo de estas orugas (Nemoria arizonaria) depende de su alimentación: (a) las orugas que nacen en verano se alimentan de las hojas del encino y desarrollan un fenotipo similar a los tallos de estas hojas. (b) En cambio, las orugas que se desarrollan en primavera se alimentan principalmente de flores y expresan un fenotipo que asemeja estas estructuras. Foto de Greene 1989 obtenida en Whitman and Agrawal 2009.

Y es que, a pesar de tenerlo frente a nuestros ojos, se nos olvida que el fenotipo es dinámico, que cambia durante el desarrollo y que depende de los genes, de las formas en las que estos genes interactúan, y del ambiente (el nuestro, el materno…). Cuando queremos entender la evolución de un algún caracter complejo, a veces es más fácil perderse tratando de mapear los genes involucrados, que tratar de entender los procesos evolutivos, ecológicos y del desarrollo que han determinado la evolución de dicho caracter. Este blog no busca criticar la búsqueda de genes relevantes, pero sí algunas de las conclusiones simplistas que frecuentemente se desprenden de estos estudios. Este blog busca redimir la complejidad del fenotipo y su papel en la evolución, entender no sólo los genes, pero los complejos procesos y factores que intervienen para transformar la información contenida en el DNA en un complejo individuo social, político, cultural y multicelular como somos los seres humanos.