Cienciaes.com

Quilo de Ciencia podcast - cienciaes.com suscripción

Quilo de Ciencia

El quilo, con “q” es el líquido formado en el duodeno (intestino delgado) por bilis, jugo pancreático y lípidos emulsionados resultado de la digestión de los alimentos ingeridos. En el podcast Quilo de Ciencia, realizado por el profesor Jorge Laborda, intentamos “digerir” para el oyente los kilos de ciencia que se generan cada semana y que se publican en las revistas especializadas de mayor impacto científico. Los temas son, por consiguiente variados, pero esperamos que siempre resulten interesantes, amenos, y, en todo caso, nunca indigestos.

La inestabilidad química de la información genética, la vejez y la muerte

ADN, vejez y muerte - Quilo de Ciencia podcast - Cienciaes.com

En los últimos tiempos, se ha intensificado la investigación sobre el envejecimiento saludable, y sobre diferentes maneras de alargar la vida en buena salud. Frente a los impresionantes avances de la tecnología en muchos ámbitos, incluida la inteligencia artificial, la astronáutica, la astronomía y, por supuesto, también la gastronomía, algunos se sienten inclinados a pensar que nada es imposible y que detener el envejecimiento humano está al alcance de la mano.

En este programa, voy a intentar explicar por qué esto es imposible. Va a ser un programa al alcance solo de valientes que no temen enfrentarse a la muerte eterna, un programa para intrépidos intelectuales que no tienen miedo de aceptar lo que la lógica, la evidencia y la razón les dicen que es cierto, en lugar de abrazar bellos y etéreos desiderátums.

Estoy convencido de que muchos de vosotros habréis oído que el envejecimiento es el resultado ineludible de la segunda ley de la termodinámica: esta ley de la naturaleza establece que el desorden, la llamada entropía, siempre aumenta con el tiempo, por lo que la degeneración y la pérdida de integridad de los sistemas complejos, como son los seres vivos, es inevitable.

Sin embargo, tras años de investigación personal en este asunto, he llegado a la conclusión de que el envejecimiento no tiene tanto que ver con el aumento del desorden interno de los sistemas vivos, que también sucede, como con la pérdida de información almacenada en el DNA.

La razón que justifica dejar fuera a la entropía como principal razón del proceso de envejecimiento es larga de explicar y no voy a hacerlo aquí. Lo he hecho ya en alguno de mis libros. Puedo resumir la idea diciendo que es el aumento de entropía que sucede alrededor de los sistemas vivos lo que permite el orden y la organización que estos poseen. En otras palabras, sin la segunda ley de la termodinámica, por paradójico que pueda parecer, el orden de los sistemas vivos es imposible. Este orden es posibilitado por la generación de un mayor desorden en los alrededores. Este es el desorden que la vida hace aumentar, mientras utiliza la energía externa y la información genética para conseguir el exquisito orden que la caracteriza. Como he dado en afirmar: el orden de la vida es generador de un desorden superior en la no-vida. No hay contradicción con la segunda ley de la termodinámica. Al contrario, sin esta ley la vida es imposible, porque el “comercio” de orden por un mayor desorden no sería posible.

Me explico todavía en otras palabras: la evolución de los sistemas vivos no es comparable a la de otros sistemas que no interaccionan con el entorno, y que de un estado inicial ordenado pasarán sin remedio a un estado desordenado final. No, los sistemas vivos mantienen su organización y orden de manera activa, utilizando energía adquirida del entorno para ello, y aumentando de este modo al mismo tiempo el desorden del entorno que los rodea.

¿Cómo mantienen los seres vivos su orden interno? Gracias al empleo continuado de energía y de la información genética.

Es bien conocido que los seres vivos emplean la información genética que almacenan en dos situaciones aparentemente diferenciadas, pero que son inherentes a la vida. La primera situación es la reproducción, en la que los seres vivos deben copiar su DNA de la manera más fiel posible para evitar las mutaciones. Esto último es imposible, y en cada proceso de copia se producen errores que son transmitidos a las siguientes generaciones. Gracias a la imposibilidad de copiar el DNA sin errores, la evolución es posible y tú estás ahí escuchando o leyendo estas palabras.

La segunda situación en la que los seres vivos utilizan la información contenida en el DNA es continuamente, en todo momento, para la fabricación de los RNAs y proteínas que hacen posible el funcionamiento de la maquinaria celular. Sí, la maquinaria. Las células son máquinas. Te guste o no eso es lo que son. Funcionan gracias a mecanismos moleculares materiales, y estos son solo posibles mediante el acceso continuado a la información almacenada en el DNA.

Un coche no tan fantástico

Para entender lo que esto supone, vamos a hacer uso de una metáfora, que tanto me gusta, ya perdonarás. Imagina que acabas de comprarte un coche nuevo y que, en un arrebato de locura y responsabilidad, decides leerte de cabo a rabo el manual del propietario, en el que se describen todas las características y los procedimientos necesarios para acceder a las diferentes funcionalidades de tu magnífico vehículo. Tras leerlo, todo está claro y perfectamente explicado y guardas el manual en la guantera para futuras consultas.

Un buen día, te das cuenta de que algo en el vehículo ha dejado de funcionar como es debido. Accedes a la guantera del coche para consultar el manual de ese proceso, ahora defectuoso, y te das cuenta con sorpresa de que algunas letras han cambiado de naturaleza. Las aes se han convertido en oes, por ejemplo, lo que hace que esa parte del manual sea ilegible. La información contenida en ella se ha perdido.

Al poco, otra funcionalidad de tu vehículo también se avería. Al consultar el manual de nuevo, descubres que, al igual que había sucedido antes, la parte de este que contiene las instrucciones para esta característica también ha visto cambiadas unas letras por otras, lo que la hace igualmente ilegible. La información ha desaparecido.
En ese momento, te das cuenta, con gran sorpresa y disgusto, de que para que tu coche funcione, es necesario que el manual de instrucciones mantenga íntegra la información que contiene. Por alguna extraña y mágica razón —quizá una insospechada tecnología de obsolescencia programada que el vendedor ha mantenido oculta durante la venta—, el funcionamiento correcto del vehículo depende de la integridad de la información de su manual de instrucciones. Desgraciadamente, en los siguiente días y semanas, observas cómo esa información, por un proceso inexorable, va desapareciendo poco a poco. Un buen día, la pérdida de información se ha hecho tan importante que ya el coche ni siquiera se pone en marcha, las luces no se encienden. El coche está muerto.

Un manual de instrucciones inestable

Pues bien, por increíble que pueda parecer, este proceso de pérdida de información sucede a cada instante en el DNA de cada una de nuestras células. Como sabes, la información almacenada en el DNA depende del orden de las largas ristras de cuatro “letras” que lo componen: La adenina, la timina, la citosina y la guanina. El emparejado dos a dos de estas cuatro letras, la A con la T y la C con la G, es lo que hace posible el copiado de la información, cuando debe generarse nuevo DNA, y la extracción para su uso de la información almacenada al generar nuevo RNA, el cual dará origen a las moléculas funcionales y proteínas que permiten el funcionamiento de la maquinaria celular.

Pero las letras del DNA son, en realidad, moléculas químicas de una cierta naturaleza, la cual no puede ser diferente de la que es si estas moléculas deben funcionar para almacenar y copiar información, lo cual solo es posible si una letra se empareja solo con otra, y no con ninguna más. El grave problema con esta insoslayable naturaleza química de las letras del DNA es que no es estable en el medio acuoso en el que imperiosamente se desarrolla la vida. Que no sea estable quiere decir que las letras del DNA no pueden evitar participar en reacciones químicas con el agua que modifican sus propiedades de emparejamiento, haciendo que algunas letras adquieran ciertos átomos o pierdan ciertos otros y dejen por ello de emparejarse con su pareja habitual y lo hagan con otra de las dos letras restantes. En otras palabras, esto supone que una letra se ha convertido en otra y que la información se ha visto por ello modificada.

Esta conversión es habitual en la citosina, la letra C, la cual participa en reacciones con el agua llamadas de desaminación. Estas reacciones eliminan el grupo amino (formado por un nitrógeno y dos hidrógenos) que posee la citosina y lo cambian por un oxígeno. Este trastoque de átomos trastorna radicalmente las propiedades de emparejamiento de la citosina, que deja de ser de hecho citosina, y no se empareja más con la guanina, sino que ahora lo hace con la adenina.

¿Con qué frecuencia ocurren estas reacciones de desaminación de la citosina? Distintos trabajos de investigación han estudiado este fenómeno y los resultados obtenidos indican que cada día en el genoma de cada una de nuestras células pueden perder el grupo amino entre cien y doscientas citosinas. Supongamos, de manera prudente, que sean solo cien. Entonces, en un año, se habrían desaminado 36,500 citosinas, localizadas aquí o allá, en cada célula. La información contenida en el DNA habría cambiado al azar, con resultados más o menos importantes en cada una de nuestras células, dependiendo de los genes afectados por ese azar.

La citosina no es la única letra que puede ver modificada sus propiedades de emparejamiento en la doble hélice. De hecho, todas las letras que poseen grupos amino pueden modificar estas propiedades con mayor o menor frecuencia y facilidad. Estas otras letras son la A y la G. La única letra estable que no cambia sus preferencias de emparejamiento por reacciones de desaminación es la T. Sin embargo, incluso ella está sujeta a otro tipo de modificaciones químicas que dañan sus propiedades de emparejamiento con la adenina, lo que también causa mutaciones.

Por si fuera poco, la desaminación no es la única modificación que daña a las letras del DNA. Tenemos también la depurinación, que no es otra cosa que la rotura del enlace químico que mantiene unidas a la adenina y a la guanina a la doble hélice. Esta depurinación (que sucede de 2.000 a 10.000. veces por célula cada día) acarrea, en lugar de cambiar unas letras por otras, que las As y las Gs se suelten de la cadena y dejen un “hueco” en la ristra de letras del DNA. Este hueco supone igualmente pérdida de información.

Otros daños químicos, o causados por radiación ultravioleta, suceden en la guanina, que puede transformarse en 8-oxoguanina por oxidación, debido al ataque de moléculas oxidantes (llamadas especies reactivas de oxígeno) que no hayan podido ser neutralizadas por antioxidantes. La 8-oxoguanina (de las que se forman alrededor de 10.000 por célula cada día) no se empareja ya con la citosina, sino con la adenina, lo que puede conducir a mutaciones.

Por si esto fuera poco, la radiación ultravioleta también puede causar la “fusión” de dos Ts o dos Cs contiguas en la misma cadena de DNA. Este fenómeno fotoquímico también conduce a la generación de cambios en la información almacenada, si bien es cierto que estos cambios se producen sobre todo en las células de la piel expuestas al sol.

El daño químico al DNA puede además traducirse en modificaciones epigenéticas. Estas también son modificaciones químicas que suceden de manera natural y controlada por adición de grupos metilo (similares al gas metano) sobre las citosinas. Obviamente, si las citosinas son modificadas químicamente por desaminación y se convierten en otra “letra”, dejan también de ser el blanco de las reacciones de metilación del DNA. Esta metilación (y también la desmetilación controlada) es muy importante para regular el funcionamiento correcto de muchos genes fundamentales, es decir, que estos se traduzcan a proteínas en cantidades adecuadas.

Afortunadamente, nuestras células cuentan con mecanismos de corrección de todos estos y otros errores, pero estos mecanismos no son infalibles. El 99% de las lesiones se repara, pero el problema es que el 1% restante se acumula durante décadas y solo son necesarios un puñado de errores críticos para que el sistema celular deje de funcionar.

Es más, los mecanismos correctores dependen igualmente de la correcta información de los genes que los hacen posibles. Esta información es también susceptible de ser modificada por el proceso de desaminación de la A, la C, y la G, o por otros daños químicos antes mencionados. Estos mecanismos de corrección van por ello también perdiendo eficacia a medida que transcurre el tiempo. Cuando la pérdida de eficacia es alta, la célula en la que esta pérdida se ha producido no podrá corregir sus errores adecuadamente, perderá demasiada información y demasiado rápidamente en sus genes, y no podrá mantener en funcionamiento los mecanismos que hacen su vida posible. La célula morirá.

Alternativamente, en el caso de que las mutaciones causen la transformación tumoral de la célula, esta podrá reproducirse sin freno y generar un tumor, pero esto causará finalmente la muerte de todas las células del organismo y la suya propia.

Correcciones indispensables

En apoyo de la idea de que la corrección de errores es importante para evitar el envejecimiento se encuentra la evidencia acumulada con animales de laboratorio modificados genéticamente para que no puedan corregir los errores de su DNA. Como ejemplo de esto, menciono a los ratones con mutaciones que disminuyen la actividad del gen ERCC-1 o de la proteína que produce, que es una enzima muy importante para el mecanismo de reparación de errores del DNA. Estos ratones sufren de envejecimiento acelerado. La eliminación completa del gen ERCC-1 conduce a la muerte temprana de los ratones. Jamás se ha detectado ningún ser humano carente de este gen funcionando. Basten estos datos para dar fe de la importancia de mantener lo más íntegramente posible, la información genética almacenada en el DNA de cada una de nuestras células.

Como conclusión de lo explicado, la muerte de las células por pérdida de información genética es, por razones inherentes a la química de la vida, un hecho inexorable. Cada día se va perdiendo información en células aquí y allá en cada uno de nuestros órganos. Esta pérdida de información está ligada al envejecimiento, desde el punto de vista de que, al igual que sucedía con el manual de instrucciones del vehículo anterior, poco a poco determinadas cosas funcionan mal o dejan de funcionar en cada vez más y más células de nuestros órganos.
Es cierto que se han propuesto múltiples factores que afectan al envejecimiento —proteostasis, senescencia, acortamiento de los telómeros, etc.—, pero todos dependen en última instancia de que el DNA se mantenga legible. Cuando esta “biblioteca central” se corrompe más allá de un cierto límite, el resto de los mecanismos falla en cascada.

De este modo, los órganos y el organismo se van haciendo viejos, no solo porque tiendan a un desorden o al aumento de entropía, sino porque no pueden mantener la información genética necesaria para sostener los procesos vitales. Es solo cuestión de tiempo que suficientes errores se acumulen en un número suficiente de células como para que un órgano vital deje de funcionar adecuadamente y sobrevenga la muerte. Muerte por vejez. No obstante, algunos órganos, como el corazón, el hígado o el riñón, son capaces de funcionar con un elevado porcentaje de células dañadas, hasta que finalmente fallan. Supongo que el cerebro debe de ser también uno de esos órganos que toleran múltiples fallos, a tenor de lo que puede observarse cada día en televisión o en las redes sociales.

Puesto que no es posible evitar las reacciones químicas que degeneran la información en el DNA, degeneración que también sucede en el genoma de las mitocondrias, —los orgánulos generadores de energía para los procesos vitales—, y tampoco es posible corregir cada error en cada una de nuestras células o mitocondrias, el envejecimiento y la muerte, aunque puedan retrasarse, son inevitables. Además, el genoma de las mitocondrias carece de histonas y sufre hasta diez veces más mutaciones que el nuclear. Reparar todo este daño sería como intentar zurcir una tela que alguien deshilacha mientras la intentas coser. Vemos así que si la química es lo que hace posible la vida, es también lo que hace inexorable la muerte.

Claro, me dirás, en un mundo futuro de ciencia-ficción en el que cada uno de nosotros nazca ya equipado con un robot molecular corrector de errores en cada una de nuestras células, tal vez se podría mantener la juventud eternamente, o al menos por mucho más tiempo, y evitar al mismo tiempo el cáncer. De acuerdo, lo admito, posible es, pero ¿cuál es la probabilidad de que esto pueda suceder? La ciencia y la tecnología no solo nos hablan de posibilidades; también, y, sobre todo, nos hablan de probabilidades, y en el caso que nos ocupa, estas son muy pequeñas, por no decir cero.

Y todo esto sin mencionar que el super robot molecular corrector solo podría funcionar continuadamente en cada una de nuestras células si la información que lo hace posible se mantiene íntegra. Pero esa información, en el seno de las células, solo podrá ser almacenada en el DNA, integrada en nuestro genoma, y estará sujeta a los mismos inexorables procesos químicos de pérdida y degradación de la información. Al final, el super robot corrector molecular también morirá y con ello hará inexorable la muerte de las células y nuestra propia muerte. La vida habrá sido tal vez más larga, pero desde luego no eternamente larga. ¿Y habrá sido más feliz?
Y acabo con una pregunta: ¿Sería sabio y sensato tender a la vida eterna? ¿No sería mejor aprovechar al máximo cada uno de nuestros días sabiendo que estos no van a durar siempre?

Referencias:

Wong A, Kieu T, Robbins PD. The Ercc1-/Δ mouse model of accelerated senescence and aging for identification and testing of novel senotherapeutic interventions. Aging (Albany NY). 2020 Dec 22;12(24):24481-24483. doi: 10.18632/aging.202321. Epub 2020 Dec 22. PMID: 33353886; PMCID: PMC7803498.

Bertucci-Richter, E.M., Parrott, B.B. The rate of epigenetic drift scales with maximum lifespan across mammals. Nat Commun 14, 7731 (2023). https://doi.org/10.1038/s41467-023-43417-6

López-Otín C, Blasco MA, Partridge L, Serrano M, Kroemer G. Hallmarks of aging: An expanding universe. Cell. 2023 Jan 19;186(2):243-278. doi: 10.1016/j.cell.2022.11.001. Epub 2023 Jan 3. PMID: 36599349.

02 de agosto de 2025

Obras de Jorge Laborda.

¡ESTAMOS RODEADOS!

¡ESTAMOS RODEADOS!

Tus defensas frente al coronavirus

Tus defensas frente al coronavirus

Inmunología desinflamada: Una introducción al sistema inmunitario y sus patologías

Inmunología desinflamada: Una introducción al sistema inmunitario y sus patologías
Inmunología desinflamada: Una introducción al sistema inmunitario y sus patologías

Quilo de Ciencia Volumen XII eBook
Quilo de Ciencia Volumen XII Papel
Quilo de Ciencia Volumen I. Jorge Laborda
Quilo de Ciencia Volumen II. Jorge Laborda
Quilo de Ciencia Volumen III. Jorge Laborda
Quilo de Ciencia Volumen IV. Jorge Laborda
Quilo de Ciencia Volumen V. Jorge Laborda
Quilo de Ciencia Volumen VI. Jorge Laborda
Quilo de Ciencia Volumen VII. Jorge Laborda
Quilo de Ciencia Volumen VIII. Jorge Laborda
Quilo de Ciencia Volumen IX. Jorge Laborda
Quilo de Ciencia Volumen X. Jorge Laborda
Quilo de Ciencia Volumen XI. Jorge Laborda

Matrix de la homeopatía

Circunstancias encadenadas. Ed. Lulu

Circunstancias encadenadas. Amazon

Una Luna, una civilización. Por qué la Luna nos dice que estamos solos en el Universo

Una Luna, una civilización. Por qué la Luna nos dice que estamos solos en el Universo

One Moon one civilization why the Moon tells us we are alone in the universe

Las mil y una bases del ADN y otras historias científicas

Adenio Fidelio

El embudo de la inteligencia y otros ensayos

Se han clonado los dioses


Botón de donación
Apoya a CienciaEs haciéndote MECENAS con una donación periódica o puntual.
Colabore con CienciaEs.com - Ciencia para Escuchar
40,8 millones de audios servidos desde 2009

Agradecemos la donación de:

Eulogio Agulla Rodiño

Luis Felipe Alburquerque
“Me encanta Hablando Con Científicos. Felicidades!!”

Angel Quelle Russo
“Vuestra labor de divulgación de la ciencia y en particular del apoyo a los científicos españoles me parece muy necesario e importante. Enhorabuena.”

Angel Rodríguez Díaz
“Seguid así”

Anónimo

Mauro Mas Pujo

Maria Tuixen Benet
“Nos encanta Hablando con Científicos y el Zoo de Fósiles. Gracias.”

Daniel Dominguez Morales
“Muchas gracias por su dedicación.”

Anónimo

Jorge Andres-Martin

Daniel Cesar Roman
“Mecenas”

José Manuel Illescas Villa
“Gracias por vuestra gran labor”

Ulrich Menzefrike
“Donación porque me gustan sus podcasts”

Francisco Ramos

Emilio Rubio Rigo

Vicente Manuel CerezaClemente
“Linfocito Tcd8”

Enrique González González
“Gracias por vuestro trabajo.”

Andreu Salva Pages

Emilio Pérez Mayuet
“Muchas gracias por vuestro trabajo”

Daniel Navarro Pons
“Por estos programas tan intersantes”

Luis Sánchez Marín

Jesús Royo Arpón
“Soy de letras, sigo reciclándome”

———- O ———-
App CienciaEs Android
App CienciaEs
App de cienciaes en apple store YouTube CienciaEs
———- O ———-



feed completo
Suscribase a nuestros programas






Locations of visitors to this page