Evolución: La Base más Básica de la Medicina. Por Randolph M. Nesse y Richard Dawkins.

Darwinian Medicine1Información sobre los autores, definiciones y referencias en la parte de abajo.

              ________________________________ 

El papel de la biología evolutiva como ciencia básica para la medicina se ha expandido rápidamente. Algunos métodos evolutivos ya se aplican ampliamente en la medicina, como la genética de poblaciones y los métodos para el análisis de árboles filogenéticos. Las aplicaciones más recientes provienen de las búsquedas de explicaciones evolutivas y próximas sobre las enfermedades. 

La medicina tradicional se ha restringido a estudios sobre las causas próximas del funcionamiento del cuerpo. Sin embargo, también se requieren explicaciones evolutivas adicionales del porqué la selección natural ha dejado varios aspectos del cuerpo vulnerables a las enfermedades. Hay seis posibilidades principales: falta de coincidencia, la infección, las limitaciones, disyuntivas, la reproducción a costa de la salud, y las defensas adaptativas. Al igual que otras ciencias básicas, la biología evolutiva tiene implicaciones clínicas directas limitadas, pero también proporciona métodos de investigación esenciales, alentando nuevas preguntas que avivan una mayor comprensión de las enfermedades, y proporciona un marco teórico que organiza los hechos de la medicina.

41ctgEo8YDL Introducción.

Este libro de texto médico es, hasta donde sabemos, el primero en ofrecer un capítulo sobre biología evolutiva. La celebración del 150 aniversario de la publicación de “El origen de las especies” ( año 2009 ) hace que sea apropiado, aunque con un poco de demora.

A los estudiantes de medicina se les enseña cómo es el cuerpo humano (anatomía), y su funcionamiento (fisiología), pero rara vez se les enseña por qué funciona (selección natural) o de dónde viene (evolución). Es como si en mecánica automotriz se les enseñara cómo funciona un coche, y cómo arreglar las averías, pero nunca de dónde vienen los automóviles (fábricas y tableros de dibujo de los diseñadores), ni la finalidad para la que fueron diseñados (transporte por carreteras).

Las cosas están empezando a mejorar. En los últimos 15 años han surgido una serie de libros, artículos, y reuniones que reportan las nuevas aplicaciones de la biología evolutiva a la medicina. La evolución es tan fundamental para la medicina como la física o la química. Este capítulo no puede revisar todo su alcance. Sólo podemos ilustrar algunos principios fundamentales con la esperanza de animar a una lectura más profunda.

Principios evolutivos básicos para la medicina.

La selección natural y la adaptación.

Cuando los individuos de una población varían en características que influyen en su contribución genética a las poblaciones futuras, las características medias de la población cambiarán. Esto no es una “teoría”; esto es algo probadamente cierto. La selección natural no implica el diseño, carece de planificación y no tiene una meta. La palabra ‘evolución’ se refiere de manera general a cualquier cambio en el tiempo en una población, ya sea por selección, mutación, deriva génica, o migración.

comparativa-entre-pinzones-de-darwin-y-aves-ibericas A pesar de ser su logro más famoso, la mayor contribución de Darwin no fue su explicación de la especiación, sino su explicación de la adaptación. Las investigaciones recientes sobre los pinzones de las Galápagos conocidos como ‘pinzones de Darwin‘ ilustran el punto. Durante la sequía, solo las semillas más grandes están disponibles, por lo que los individuos con picos más grandes se ven más beneficiados a la hora de conseguir comida y tienen más descendencia. En tan sólo unas pocas generaciones, el pico promedio de la población se agranda significativamente después de una sequía. Cuando llegan las lluvias, y las semillas pequeñas vuelven a ser abundantes, la selección pasó a favorecer los picos más pequeños. Ningún rasgo genético es adaptativo por sí mismo, sino en relación a un ambiente específico. 

Los niveles de selección.

Los que no son especialistas en el tema a menudo asumen que la selección natural debería formar rasgos para beneficiar grupos. Después de todo, si una especie se extingue, todos los individuos y sus genes se pierden. Esa falacia de la ‘selección de grupo’ fue descartada hace más de 40 años, pero sigue causando confusión en la medicina.

Por ejemplo, uno podría esperar que los patógenos desarrollen baja virulencia: ¡matar al anfitrión no es bueno para el grupo! Sin embargo, incluso una prolongada asociación de un huésped y el patógeno no disminuye necesariamente la virulencia. Las personas que están fuera de la cama transmiten un rinovirus más rápido; esto selecciona la baja virulencia. La historia es muy diferente para las enfermedades transmitidas por insectos. El Plasmodium se transmite más rápido en pacientes que están demasiado enfermos para aplastar a los mosquitos, por lo que la virulencia de la malaria es alta para los seres humanos (los mosquitos infectados se sienten muy bien).

El envejecimiento también es incomprendido. Uno podría pensar que la senescencia podría acelerar la evolución de las especies, al hacer espacio para nuevos individuos. La especie, sin embargo, no es el nivel en el que actúa la selección. Consideremos a un gen letal o perjudicial que se expresa sólo en la vejez. Muchos portadores habrán transmitido el gen antes de que los mate. El mismo gen se seleccionaría rápidamente si matara a los individuos antes de reproducirse. 

Todos descendemos de individuos que murieron después de tener hijos. ¡Ninguno de nuestros antepasados murió durante su infancia! Además, un gen pleiotrópico que da un beneficio temprano en la vida puede ser favorecido, incluso si causa efectos nocivos más tarde, cuando la selección es más débil. Esta explicación evolutiva de la senescencia está ahora enfrentando nueva evidencia de que los efectos de un solo gen en las vías de señalización de la insulina pueden tener efectos enormes.

Las razones por las cuales la selección no ha incorporado estos cambios resultarán más interesantes.

 Las aplicaciones establecidas.

mil genomas--644x362 Algunos métodos de la biología evolutiva se han aplicado desde hace tiempo en la medicina. La genética de poblaciones describe cómo la selección natural, la mutación, la migración y la deriva son responsables de cambiar las frecuencias de los genes. Este cuerpo de conocimiento ha sido la base para la medicina desde mediados del siglo XX, por lo que sólo destacaremos unas pocas aplicaciones nuevas.

Actualmente somos conscientes de que la capacidad de digerir la lactosa en la edad adulta es la excepción, no la regla. Para nuestros ancestros, la leche era un alimento exclusivo para los bebés. Un nuevo análisis muestra que la capacidad de digerir la lactosa en la edad adulta ha surgido en al menos tres ocasiones distintas en la prehistoria humana, siempre en culturas productoras de leche. Sorprendentemente, la ventaja selectiva de esas culturas ha sido enorme, del orden de 5 a 15%. Los beneficios exactos aún no se comprenden completamente, pero el calcio y la vitamina D pueden ser importantes, así como el obtener más calorías.

Otro ejemplo es la prevalencia de mutaciones que influyen en los genes de la enzima alcohol deshidrogenasa en algunas poblaciones (especialmente en el sudeste de Asia). Los portadores se enferman cuando beben alcohol. ¿Es la prevalencia de esta mutación resultado de la deriva genética aleatoria, o confiere alguna ventaja, tal vez al disminuir el riesgo de alcoholismo? Nuevos datos muestran que sí protege contra el alcoholismo y que una fuerte selección ha actuado sobre este locus; está en el centro de uno de los haplotipos más grandes en algunas poblaciones. Esto apunta al alcohol como el principal responsable, pero la distribución geográfica sugiere que la dieta u otras variaciones culturales pueden ser responsables.

Los métodos genéticos para trazar filogenias de patógenos han estado disponibles durante mucho tiempo. Las cepas de influenza son rastreadas de manera tan asidua que es posible predecir algunas características de las futuras cepas epidémicas proveyéndonos de información invaluable para el diseño de vacunas. Las epidemias de alimentos contaminados con patógenos son ahora rutinariamente rastreados hasta la fuente a partir de datos genéticos. Incluso ha sido posible rastrear casos específicos de VIH a una fuente específica, debido a que las mutaciones rápidas dejan un rastro claro.

Los métodos evolutivos también pueden aplicarse también a las líneas de células somáticas dentro de un cuerpo, por ejemplo para determinar si las células de un tumor son todas idénticas o si hay sub clones compitiendo en el tumor. Las implicaciones de esto para la personalización de la quimioterapia son sustanciales.

Etiología Evolutiva.

La mayoría de las investigaciones médicas ofrecen explicaciones inmediatas sobre la base de los detalles anatómicos y químicos de los mecanismos del cuerpo. Sin embargo, aún sabiendo todos los detalles acerca de una característica, solamente tendremos la mitad de una explicación biológica completa. La otra mitad es proporcionada por una explicación evolutiva de cómo surgió esa característica en primer lugar. Hay dos tipos de explicaciones evolutivas.

1) La primera es una explicación filogenética basado en la secuencia de las características ancestrales a través de la historia evolutiva.

2) La otra es una explicación de cuáles fuerzas evolutivas son responsables de los cambios a través del tiempo. Frecuentemente, esto requiere comprender cómo una característica proporciona ventaja selectiva.

Científica Barbara Natterson Horowitz conferencia en TED.

                            

Explica vulnerabilidades, no enfermedades.

 La evolución puede explicar por qué ciertos aspectos del cuerpo son vulnerables a las enfermedades. ¿Por qué tenemos las muelas del juicio, y un pequeño canal de parto? ¿Por qué frecuentemente tenemos dolor en la espalda baja y problemas de cadera? ¿Por qué la selección no ha moldeado a nuestro sistema inmunológico para eliminar mejor los patógenos y las células cancerosas? Responder a estas preguntas de una manera evolutiva suele ser difícil. Un marco teórico puede ayudar a organizar el esfuerzo.

Hay seis razones principales por las que los cuerpos son vulnerables a la enfermedad a pesar de las acciones de la selección natural.

. La discrepancia entre los aspectos de nuestros cuerpos y ambientes nuevos.
. Los patógenos que evolucionan más rápido que nosotros, y las costosas defensas que son dañinas por sí mismas.
. Las restricciones en lo que la selección natural puede hacer.
. Las disyuntivas que impiden que cualquier rasgo sea realmente perfecto.
. Las características que aumentan la reproducción a costa de la salud.
. Las defensas protectoras como la fiebre y el dolor.

Discrepancia.

obesidad-en-niños ‘Enfermedades de la civilización’ crónicas como la obesidad, la hipertensión y la diabetes son ahora pandemia. Los motivos que nos hacen comer demasiado y ejercitarnos poco se formaron en un ambiente donde los alimentos dulces, grasos o salados eran buenos para nosotros, y el exceso de ejercicio resultaba fatal. El reconocer la causa de nuestras preferencias no saludables no soluciona el problema, pero nos señala la fuente del problema y sus posibles soluciones.

Del mismo modo, las alergias y los trastornos autoinmunes son más comunes en las sociedades desarrolladas. Nuestros sistemas inmunológicos se desarrollaron cuando las personas estaban expuestas de manera frecuente a parásitos y patógenos. En su ausencia, las células inmunes inhibitorias no son estimuladas, dejando el sistema hiperactivo y sensible a sí mismo. Un intento de recrear el ambiente intestinal original con la administración de óvulos triquina ha demostrado ser un tratamiento muy eficaz para la enfermedad de Crohn.

 La coevolución.

Seguimos siendo vulnerables a las infecciones porque los patógenos evolucionan más rápido que nosotros. Esta rapidez está demostrada con la veloz resistencia que desarrollan los patógenos a prácticamente todo antibiótico. El análisis evolutivo del fenómeno muestra que las predicciones iniciales pueden estar equivocadas. Por ejemplo, el cambiar cada pocos meses el antibiótico usado como primera opción en un hospital tiene poco efecto en disminuir la multirresistencia y una sola prescripción de antibióticos puede no evitar la resistencia. La mayoría de nuestros antibióticos son producto del tamizado de la selección natural sobre una amplia gama de moléculas durante miles de millones de años de competencia entre los microbios.

Los agentes patógenos también tienen fuertes efectos selectivos sobre sus hospederos, en particular sobre el desarrollo de defensas tales como fiebre, vómito, diarrea, tos, y los diversos tipos de inflamación. Estas respuestas adaptativas suelen tener efectos nocivos, ya que son productos de una carrera armamentista evolutiva. Cada defensa ejerce selección sobre las formas de escapar de ella, y eso genera defensas aún más costosas y peligrosas. En un equilibrio, esperaríamos que las defensas fueran casi tan peligrosas como los patógenos (esperaríamos que la selección natural las amplifique hasta que se acercan al nivel peligroso), un principio que debería ser útil en los estudios sobre agentes antiinflamatorios en las infecciones.

Limitaciones.

Muchas de las limitaciones del cuerpo reflejan los límites de lo que la selección natural puede hacer. No se puede mantener un código de información sin errores, ni puede empezar de nuevo para corregir un mal “diseño”. Por ejemplo, Los nervios y vasos del ojo están entre la luz y la retina, y eso crea un punto ciego.  Tales limitaciones no pueden ser arregladas, porque las etapas intermedias no funcionan. Los ingenieros humanos pueden, literalmente, volver al tablero de dibujo, la evolución no (imagínese si el motor de reacción  hubiera tenido que ‘evolucionar’ a partir del motor de hélice, paso a paso).

Ventajas y Desventajas.

el-diseno-inteligente-vaya-timo La selección no solamente produce “diseños” subóptimos, sino que tampoco puede hacer ninguna característica perfecta. Todas las características tienen desventajas. Si los huesos de la muñeca fueran más gruesos se romperían con menor facilidad, pero impedirían la rotación libre de la muñeca. Los músculos se fatigan, pero el uso poco cuidadoso de una nueva droga que impide la fatiga puede revelar los daños que la fatiga previene.

La bilirrubina es, según las enseñanzas de medicina, un producto de desecho del metabolismo hemo. Sin embargo, una molécula intermedia, biliverdina, es relativamente soluble en agua. ¿Por qué no excretar biliverdina? Porque la bilirrubina es un antioxidante eficaz.

Si no podemos percibir disyuntivas específicas como estos, la economía siempre aporta una última disyuntiva. Los individuos podrían construirse con huesos gruesos que “nunca” se rompieran, pero costaría energía extra mover esos huesos grandes, mientras que las personas con huesos más delgados tendrían mayor descendencia porque desvían los recursos económicos ahorrados (por ejemplo, calcio y energía) en otras partes de la economía del cuerpo (por ejemplo, leche), donde son más beneficiosos.

Los ingenieros conocen esto como el principio de ‘sobredimensionamiento’, en el que se minimizan los riesgos de fallos dentro de los presupuestos disponibles.

Pero mientras que los presupuestos de la ingeniería son arbitrarios (las normas civiles de aviación son más reacias al riesgo que las militares, por ejemplo) los presupuestos evolutivos son fijados por la competencia. Los individuos cuyos huesos son ‘demasiado buenos’ acabará teniendo menos hijos que sus rivales cuya ‘política de gasto’ acepta un mayor riesgo de rotura.

Reproducción a expensas de la salud.

Un punto relacionado explica las diferencias de mortalidad entre los sexos. Un rasgo que incrementa la reproducción tenderá a extenderse, incluso si perjudica la salud. Las inversiones en la capacidad competitiva dan mayores recompensas reproductivas para los hombres que para las mujeres, por lo que los hombres han sido moldeados para tomar más riesgos e invertir menos en la reparación del cuerpo. Los datos de las sociedades desarrolladas muestran que las tasas de mortalidad de los hombres en la edad de la madurez sexual son alrededor de tres veces mayores que las tasas de mortalidad de las mujeres.

Defensas.

La explicación final no es realmente una causa de la vulnerabilidad, pero está en la lista porque muy a menudo las defensas contra las enfermedades son confundidas con las manifestaciones directas de la enfermedad. Dolor, fiebre, náuseas, y vómitos son adaptaciones útiles en ciertas situaciones. Por desgracia, a menudo se expresan como “falsas alarmas” cuando no son esenciales. Desde el punto de vista del médico, parece que la selección ha hecho un mal trabajo. Después de todo, gran parte de la medicina general, implica el bloqueo de las reacciones de defensa normales, tales como el dolor, la fiebre, los vómitos y la ansiedad, y muy pocos pacientes mueren a consecuencia de ello.

Sin embargo, la selección no ha cometido un error. Los costos de no expresar una respuesta cuando se necesita son tan enormes en relación con los costos de las falsas alarmas que el umbral óptimo permite muchas falsas alarmas. Este ‘principio de detector de humo’ explica porqué bloquear una defensa es generalmente inofensivo: el médico puede juzgar si la respuesta es necesaria. No obstante, habría que esperar que las defensas se hayan conformado para expresarse cuanto se necesitaban en promedio, a largo plazo.

Utilidad. En la clínica.

Al escuchar sobre nuevos enfoques evolutivos de la medicina, la mayoría de los periodistas y muchos médicos se preguntan cómo pueden mejorar el tratamiento en la clínica de hoy en día. Esa es una mala pregunta. Existen algunas aplicaciones clínicas directas, como dudar antes de bloquear una respuesta defensiva como una temperatura elevada o vómitos. Sin embargo, la teoría no debería cambiar la práctica directa. En cambio, la evolución ofrece métodos establecidos como la genética de poblaciones, nuevas preguntas sobre porqué el cuerpo es vulnerable, estrategias para responder a ellas y una base científica para una comprensión integral del cuerpo.

Implicaciones de la Investigación.

medicina-genomica-img Las revisiones y extensiones de los métodos evolutivos los harán aún más valiosos. A medida que las extensiones del proyecto genoma humano nos lleva hacia la medicina genética personalizada, una visión evolutiva de las variaciones genéticas puede llevarnos más allá de simplemente etiquetar algunos como ‘defectuosos’ y a otros como ‘normales’. Después de todo, no existe un genoma normal. Solamente hay genes que construyen los fenotipos que resultan en más o menos descendencia en un entorno determinado. Como se indicó anteriormente, un enfoque evolutivo también sugiere una nueva clase de preguntas acerca de la etiología de la enfermedad.

La investigación para responder a estas preguntas, finalmente, debería permitirle a un libro como éste el tener una sección evolutiva adicional para cada enfermedad. 

El capítulo sobre la gota describirá datos comparativos que ponen a prueba la hipótesis de los beneficios del ácido úrico como antioxidante en una especie longeva justifican sus niveles elevados, a pesar del dolor a algunos individuos.

El capítulo sobre la ictericia mencionará los costos, los beneficios y la evolución de la bilirrubina.

El capítulo sobre enfermedades infecciosas describirá las carreras armamentistas que dan forma a los agentes patógenos y las defensas, y los costos y beneficios de bloquear las respuestas defensivas del organismo.

El capítulo sobre la ansiedad y la depresión no los tratarán simplemente como estados patológicos, sino como respuestas potencialmente útiles, propensas a la desregulación. Hasta ahora, sin embargo, los beneficios de la búsqueda de la etiología de la evolución de todas las enfermedades apenas están empezando a ser vistos.

Implicaciones para la enseñanza.

zoobiquity-800X535 Hay más por enseñar que lo que puede ser enseñado, por lo que los educadores médicos tratan de proporcionar a los estudiantes hechos fundamentales, conocimiento general y habilidades críticas que les permitan aprender más. El conocimiento sobre la evolución es invaluable no sólo por sí mismo, sino porque ofrece un marco que puede organizar y relacionar miles de hechos. Ayuda a que los estudiantes se den cuenta de por qué los cuerpos fallan, y por lo tanto les ayuda a discernir lo que la enfermedad es en realidad.

La evolución también ofrece oportunidades para diseñar cursos que proporcionen una comprensión más profunda. Por ejemplo, un curso de bioquímica podría hacer hincapié en los orígenes de ciertas vías, y cómo la adaptación está limitada por los límites de la selección natural.

Los estudiantes de fisiología aprenderían la razón evolutiva por la cual el sistema respiratorio se basa en el dióxido de carbono, y no en el oxígeno, para regular la respiración.

Una comprensión más profunda del cuerpo.

Cada vez más, los médicos están siendo educados como si fueran técnicos que identifican problemas y aplican soluciones aprobadas oficialmente. Esto hace muy mal uso del recurso más valioso de la medicina. Seleccionamos a los estudiantes de medicina con cuidado, ya que queremos (o deberíamos querer) médicos que piensen. Proporcionarles una profunda comprensión de la evolución del cuerpo fomentará su pensamiento claro. En lugar de ver el cuerpo como una máquina diseñada, lo verán como un producto de la selección natural con características más exquisitas que cualquier máquina, algunas de las cuales, sin embargo, nos dejan vulnerables a las enfermedades. Los doctores que entienden al cuerpo en términos evolutivos tomarán mejores decisiones para sus pacientes debido a que tendrán una mejor idea de qué están haciendo en realidad.

_____________________________________________________________

Autores de este artículo publicado en la 5ta edición del libro Oxford Textbook of Medicine publicado en el año 2010 de la página 12 a la 15.

nessecolorphotosmall El Científico Randolph M. Nesse es Dr en medicina especializado en psiquiatría y psicología.  Catedrático de ciencias de la vida en la Universidad de Arizona y anteriormente catedrático en la Universidad de Michigan.  

Es considerado el Padre Fundador de la Medicina Darwiniana o Evolucionista junto con el fallecido científico evolucionista George C. Williams el cual era miembro de The National Academy of Science y con el cual escribió el famoso libro Why We Get Sick ( Por que nos enfermamos ). Es Director del The Center for Evolution & Medicine ( El Centro para la Evolución y la Medicina de la Universidad de Arizona ) 

Presidente de The Evolution Medicine and Public Health Fundation ( Presidente de La Fundación de la Medicina Evolucionista y Salud Publica ) Fundador y Editor de la revista científica The Evolution & Medicine Review etc.  Ha escrito artículos en muy diversas revistas de la comunidad científica como .- PNAS, New England Journal of Medicine, Science, American Journal of Psychiatry, Archives of Internal Medicine, Evolution and Human Behavior etc. 

The 2008 Sunday Times Oxford Literary Festival, Christ Church College, Oxford, Britain - Apr 2008 El científico Dr. Richard Dawkins es un teórico evolucionista el cual impartió la cátedra Simonyi Professor for the Public Understanding of Science  ( Profesor Simonyi  para el entendimiento publico de la ciencia ) en la Universidad de Oxford entre 1995 al año 2008. Autor de diversos libros sobre evolución como lo son el clásico Gen Egoísta y su continuación el Fenotipo Extendido en donde defiende que son los genes la unidad fundamental sobre los que actúa la evolución ( Gene-centered view of evolution ) siguiendo el camino sobre esa temática inspirándose también por parte del científico George C. Williams, así como de W. D Hamilton, Maynard Smith como de otros. Miembro de la comunidad científica The Royal Society etc. Fundador de la Richard Dawkins para la Razón y la Ciencia. 

Autor de artículos para revistas científicas como.- Animal Behaviour, Journal of Theoretical Biology, Behavioural Ecology, Proceedings of the Royal Society of London. Behaviour,  Cambridge University Press.  Oxford University Press etc.

 

Zoobiquity19 Conferencia en TED.

La científica Barbara Natterson Horowitz es catedrática de medicina en la Universidad de UCLA ( Universidad de los Ángeles California ) en la división de cardiología y en el departamento de Ecología y Biología Evolutiva. En el año 2012 publico el libro Zoobiquity The Astonishing Connection Between Human and Animal Health ( La asombrosa conexión entre la salud humana y animal. ) abogando por una sola salud enfocada en la perspectiva evolutiva o Darwiniana dicho libro fue nombrado mejor libro del año por la  Discover Magazine y fue finalista por la American Association for the Advancement of Science en 2012

 Co-Directora del Programa de Medicina Evolucionista en UCLA. Es fundadora de las conferencias Zoobiquity las cuales se han internacionalizado reuniéndose en ellas científicos de diversos campos y especialidades como lo son veterinarios, médicos de la salud humana, biólogos evolucionistas, genetistas,  etc.

Definiciones de algunas palabras del artículo.- 

La senescencia es un estado en que las células limitan su proliferación en respuesta al estrés. Este estado celular se ha asociado históricamente a envejecimiento y a diversas patologías.

( añadiré otras próximamente )

Artículo editado en este blog por.- 

Krisangel23 miembro del grupo Traducciones Herejes. Los cuales divulgamos diversos temas como ciencia, ateísmo, humanismo secular, diversidad afectiva sexual, escepticismo y racionalismo en diversas redes sociales, el vídeo también fue subtitulado por nosotros. 

Referencias.- 

1) Artículo original .- http://www-personal.umich.edu/~nesse/Articles/Nesse-Dawkins-EvolMed-OUPMedTextbook-2010.pdf

2) La senescencia celular es un proceso crucial en el desarrollo del embrión.- http://www.agenciasinc.es/Noticias/La-senescencia-celular-es-un-proceso-crucial-en-el-desarrollo-del-embrion