Historia

En nuestra sociedad occidental moderna las ciencias biológicas son resultados fundamentales del conocimiento que tenemos sobre nosotros mismos y nuestros compañeros animales. Es por ello que las personas que han contribuído a ese conocimiento nos son particularmente conocidas, aunque nuestro conocimiento de ellas depende en cierta forma de nuestro nivel de instrucción. Entre esas personas se encuentran aquellos que han contribuído a la medicina, como Hipócrates de Cos, Galeno de Pérgamo, Louis Pasteur, Walther Flemming, Jonas Salk y muchos otros. Sin embargo, también hay otros hombres extraordinariamente famosos por sus aportaciones en el campo de la Biología, pero que nos veriamos presionados si tuvieramos que decir cuál o cuáles fueron sus aportaciones a la Medicina, y entre ellos se encuentra Charles Darwin (1809-1882).

Sabemos que Darwin no descubrió la evolución, sino que desarrolló una teoría sobre el mecanismo que la impulsa y que llamó Selección Natural, pero eso todavía no nos dice qué hizo acerca de la medicina. Para nuestro alivio, debemos decir que la mayor parte de los científicos tampoco lo sabía, o no había pensado en ello hasta hace unos pocos años.

La evolución de los animales es una observación común desde hace muchos años y de hecho, en la civilización occidental decimos que esto empezó a ocurrir a partir de los griegos clásicos que vivieron hace unos 2,500 años en las islas de la costa jónica de la actual Turquía y en Atenas. Después, las mismas observaciones fueron hechas en todas las civilizaciones, pero frecuentemente se explicaban con ideas que involucraban conceptos extraños, como que los animales habían sido las primeras ‘pruebas’ que los dioses hicieron antes de los animales actuales, etc. Por ello, el tema de la evolución empezó a considerarse científico hasta que el biólogo francés Jean-Baptiste Lamarck (1744-1829) hizo una hipótesis sobre la evolución de los animales que, aunque estaba equivocada, se basaba en mecanismos naturales.

Ya a mediados del siglo XIX, Charles Darwin (1809-1882) formuló una teoría basada completamente en mecanismos naturales y aunque es semejante a otra generada al mismo tiempo por Alfred R. Wallace (1823-1913), por razones históricas damos crédito a Darwin por haber sido el primero que explicó la razón de la existencia de animales tan diferentes como los que vemos actualmente, incluyendo los fósiles, por medio de un mecanismo que llamó Selección Natural. El libro en el que describió esta teoría se titula On the Origin of Species by Means of Natural Selection, or the Preservation of Favoured Races in the Struggle for Life y fue publicado en 1859. Sin embargo, el libro no tuvo un éxito inmediato porque entonces no se sabía nada sobre el mecanismo por el cual las características heredadas pasan de padres a hijos y esto es fundamental para explicar la evolución. Afortunadamente, en la misma época, el monje Gregor Mendel (1822-1884) hizo sus ahora famosos experimentos con guisantes y en 1866 sus resultados fueron publicados en un trabajo llamado Versuche über Pflanzenhybriden. Verhandlungen des naturforschenden Vereines in Brünn, Bd. IV für das Jahr, donde describe lo que ahora conocemos como las Leyes de la Herencia.

Desgraciadamente ni Mendel sabía sobre Darwin ni al contrario, de manera que ambos trabajos no pudieron ser conectados. Pero ya en 1900 y en situaciones que dieron origen a algunas de las muchas e interesantes anécdotas de la ciencia, los trabajos de Mendel fueron encontrados por tres científicos (Hugo de Vries, Carl Correns y Erich von Tescher-mak) que trabajaban independientemente sobre el problema de la herencia. Después, en los inicios del siglo XX, esos trabajos dieron origen a aquellos en los que se descubrió el papel del núcleo celular en la fertilización de las células (Oscar Hertwig), los cromosomas (Walter Sutton y Theodor Boveri), el DNA (James Watson y Francis Crick), los genes (Jacques Monod y François Jacob), así como los de Theodosius Dobzhanky y Ernst Mayr que dieron origen a la rama de la biología que llamamos genética.

Actualmente sabemos como se heredan las características de los organismos y como son seleccionadas para dar origen a la gran variedad de animales que vemos. En esta forma, la rama de la ciencia que unió todos esos descubrimientos pasó por ser Darwiniana, después fue llamada Neodarwinismo/ Teoría Sintética, para finalmente llegar a lo que ahora conocemos como la Síntesis Moderna, que no sólo resume el conocimiento actual, sino que es la guía de los grandes avances que están ocurriendo en todas esas ramas de la ciencia.

Sin embargo, es notable que a pesar de que el trabajo de Darwin que llevó a la Síntesis Moderna es considerado uno de los mayores logros en el conocimiento humano, ya que abarca campos que van desde la biología hasta la sociología, no haya sido aplicado a la medicina. Afortunadamente este vacío parece haberse llenado en 1994, cuando el médico psiquiatra Randolph M. Nesse (n. 1948) y el biólogo evolucionista George C. Williams (1926-2010) unieron sus esfuerzos para escribir el libro Why We Get Sick : the New Science of Darwinian Medicine, que ha iniciado una revolución que tiene ese nombre, Medicina Darwiniana o Evolutiva.

¿Qué es la Medicina Evolutiva?

Desde un punto de vista simplista uno puede preguntarse por qué enfermamos, una pregunta que puede frasearse en la siguiente forma: si a lo largo de millones de años de evolución los seres biológicos hemos heredado las características que nos permiten adaptarnos al medio ambiente y eliminado las que no lo hacen, ¿porqué no hemos evolucionado en tal forma que estemos suficientemente adaptados para no enfermarnos?

La respuesta a esa pregunta no es simple, porque la evolución misma no lo es. La evolución no trabaja diseñando los mejores organismos posibles, sino sólo añadiéndo a los organismos padres aquellas modificaciones que permite a los organismos hijos sobrevivir para dejar descendencia. Así, como los nuevos diseños se ven limitados por las características del diseño anterior, la evolución se ha limitado a cambiar solamente lo que sea necesario para adaptar el nuevo organismo, pero no lo rehace completamente. Esto, naturalmente, lleva a utilizar componentes que ya existían y añadir sólo aquellos necesarios para enfrentar las nuevas condiciones.

La evolución no se limita a un organismo individual, sino que proporciona una adaptación para la propagación de los genes de la población. Es por ello que después de que un organismo se ha reproducido, las enfermedades individuales, como aquellas derivadas del envejecimiento, no afectan la adaptación de la población mas que en una forma mínima. Esto es, los organismos han sido diseñados para reproducirse, no para mantenerse sanos a través de todas las edades. Por otro lado, la evolución biológica es mucho mas lenta que los cambios culturales y muchas enfermedades se inician de la desigualdad entre nuestro cuerpo y los medioambientes modernos. Mas aún, los patógenos evolucionan mucho mas rápido que nosotros, de manera que las infecciones son inevitables. Por último, la idea de que las enfermedades hereditarias comunes son causadas por unos pocos genes defectuosos generalmente no es correcta y el punto de vista evolutivo sugiere que muchas variantes genéticas interactúan con el medioambiente y con otros genes para influir sobre el genotipo de las enfermedades. Estos cuatro conceptos generales ayudan a explicar por qué las enfermedades son tan prevalentes y dificiles de evitar.

Desde el punto de vista de ^{Nesse y Stearn (2008)} hay seis razones por las que somos vulnerables a la enfermedad, la selección es lenta, tiene limitaciones y no entendemos su objeto, por lo que:

Los originadores del enfoque evolutivo a la medicina

Tres puntos que han sido poco explorados, pero que son particularmente sorprendentes son los siguientes:

Primero, los humanos coevolucionamos con una comunidad normal de bacterias simbióticas y gusanos parásitos, que cuando son eliminados, ya sea con medidas de higiene o antibióticos, nuestros sistemas inmunes pueden reaccionar a esta situación poco natural produciendo alergías, asma y enfermedades autoinmunes (^{Zaccone et al., 2006}; ^{Rook, 2009}), incluyendo algunas muy severas como la enfermedad de Crohn, que puede tratarse ingeriendo los huevecillos de gusanos parásitos (^{Rook, 2009}).

Segundo, el uso generalizado de vacunas imperfectas que no eliminan completamente el patógeno del cuerpo de una persona vacunada, puede llevar a un aumento en la virulencia del patógeno, lo que es particularmente importante en el caso de las vacunas contra el paludismo (^{Gandon et al., 2001}).

Tercero, la perturbación del equilibrio en los conflictos de interés evolutivo pueden ser la base de algunas enfermedades mentales como el autismo y la esquizofrenia (^{Crespi et al., 2009}). Estos ejemplos ilustran como el pensamiento evolutivo sobre temas médicos puede iluminar caracteríticas patológicas no esperadas.

Por esas razones, Nesse y Williams establecieron una diferencia entre explicaciones evolutivas mediatas e inmediatas. Por ejemplo, los ataques cardíacos son producidos por depósitos de colesterol en las arterias y esta es la causa inmediata de la enfermedad y eventualmente la muerte; sin embargo, la Medicina Evolutiva quiere conocer la causa mediata, esto es, por qué la evolución nos llevó a hacer depósitos de colesterol en las arterias. Parece claro que el saberlo podría hacernos cambiar de hábitos alimenticios con el fin de evitar esos depósitos de colesterol.

La Medicina Evolutiva fue descrita en el primer trabajo de Nesse y Williams, publicado en 1991, donde discuten la aplicación de los principios darwinianos al hombre y sus enfermedades e indican que la Evolución es, the framework that can link diverse aspects of medicine (el marco al que se pueden ligar diversos aspectos de la Medicina). Entre otras aplicaciones específicas, ellos proponen un enfoque Darwiniano para los síntomas y tratamiento de las enfermedades infecciosas, lo que involucra la clasificación de los síntomas basados en si tienen algún beneficio para el huesped, para el patógeno o para ninguno de los dos. El significado médico de estas enfermedades infecciosas es que hay varios síntomas comunes como defensas del organismo que quizá los médicos no debían hacer a un lado en una forma tan displicente.

En un libro posterior, llamado Why we get sick, los autores caracterizan la Medicina Darwiniana como un campo emergente y se preguntan, ¿por qué la aplicación de la Biología Evolutiva a la Medicina y otras ciencias de la vida ha avanzado tan lentamente después de su nacimiento en 1859? Nesse y Williams dan crédito al abuelo de Charles Darwin, Erasmus Darwin, médico, por haber especulado sobre los cambios que ocurren a los humanos en el tiempo y su relevancia potencial para la patología. En su trabajo de 1796, llamado Zoonomia, E. Darwin critica a los médicos que conciben el cuerpo como una máquina que opera sobre principios puramente mecánicos y propone la búsqueda de “una teoría fundada en la naturaleza, que deba unir los hechos dispersos del conocimiento médico y converger en un punto de vista, las leyes de la vida orgánica” (^{Nesse, 2008}).

Sin embargo, a pesar de que C. Darwin puso las bases para esa teoría médica unificadora, no hubo avances en este campo hasta 1926, cuando en un artículo en la revista Science, el Dr. Dudley J. Morton, cirujano ortopédista, comentó sobre el valor de los estudios evolutivos para las ciencias médicas (^{Morton, 1926}). Este médico veía la fisiología como un espectro de variaciones, de manera que cualquier cosa que cayera fuera de ese espectro era anormal. Por lo tanto, reconoció la necesidad de identificar factores ambientales que influyen sobre la variación en las poblaciones humanas, y con el objeto de estudiarlas propuso el establecimiento de Departamentos de Antropología Física dentro de las Escuelas de Medicina.

Esta visión fue aceptada y varias Escuelas de Medicina en el mundo, particularmente en los Estados Unidos, crearon Departamentos de Antropología que investigaron la variabilidad dentro y entre las poblaciones, así como la adaptación de los humanos a las enfermedades. Sin embargo, la evolución y los antropólogos al hacer preguntas evolutivas no tenían un fundamento teórico matemático en el que pudieran basar sus estudios sobre poblaciones. Esta base fue dada por John Burdon Sanderson Haldane, entre otros (^{Lewis, 2008}), y fue crucial para la formación de la síntesis evolutiva moderna, que integra los principios genéticos mendelianos con los mecanismos de selección natural darwinianos.

Ya entre 1953 y 1955 Anthony C. Allison y sus colaboradores estaban interesados en la malaria, una enfermedad endémica de muchos países alrededor del ecuador. Las investigaciones de ese grupo de científicos mostraron que los individuos heterozigotos para el gene de las células falciformes estaban protegidos contra el parásito Plasmodium que causa la malaria y basados en esta evidencia, concluyeron que en estas regiones el medio ambiente había seleccionado ese gene. A partir de este y otros resultados semejantes nació el nuevo campo de la genética evolutiva, que representa una aplicación directa de los principios darwinianos a problemas médicos relevantes a las poblaciones humanas.

Otro desarrollo que vale la pena mencionar es el de la penicilina, descrita por Alexander Flemming en 1929 y que pronto inauguró una era de uso y abuso de antibióticos. Antes del uso de la penicila durante la II Guerra Mundial no se conocían bacterias resistentes a ella, pero ya en 1944 empezaron a aparecer bacterias patógenas resistentes a la penicila y ese fue el primer ejemplo de evolución de un organismo patógeno (^{Nesse and Willliams, 1994}).

En su Conferencia Nobel de 1945, Flemming describió sus observaciones sobre la emergencia de microbios resistentes a la penicilina en el laboratorio en respuesta a concentraciones no letales de la droga. En esa conferencia, el científico anticipó las amenazas potenciales del abuso de antibióticos y dijo: “The time may come when penicillin can be bought by anyone in the shops. Then there is the danger that the ignorant may easily underdose himself and by exposing his microbes to non-lethal quantities of the drug make them resistant” (“Puede llegar el tiempo en que la penicilina pueda ser comprada por cualquier persona en los comercios. Entonces existe el peligro de que los ignorantes puedan suministrarse dosis demasiado bajas y a vuelvan sus microbios más resistentes mediante su exposición a cantidades no letales de la droga”) (^{Fleming, 1945}).

En la práctica, durante el siglo XX la evolución tuvo poco impacto sobre los médicos y por ello, debe darse crédito a Nesse y Williams por ser los primeros en definir la Medicina Darwiniana como una colección de aplicaciones de los principios evolutivos relevantes a la medicina bajo un nombre común. En forma convincente describieron el potencial dormido de la Medicina Evolutiva y ampliaron su interés entre la comunidad médica.

Contexto evolutivo de las enfermedades

La medicina y la biología evolutiva pueden verse como dos campos diferentes, ya que el primero se basa en causas inmediatas porque ‘sólo en estos es posible actuar y reaccionar’ (^{Zampieri, 2009a, pp. 333-334}). Mas aún, cuando el médico hace sus visitas o un cirujano hace una operación, la forma en que platica con el paciente, hace conexiones entre síntomas y enfermedades o maneja el bisturí, depende poco de su conocimiento sobre el concepto de evolución. Una analogía burda sería la siguiente: ¿para reparar un coche un mecánico necesita entender el origen, la historia y los avances tecnológicos que llevaron al motor de combustión interna? Tal vez debido a estos puntos de vista los médicos pueden ver el enfoque evolutivo aplicado a la médicina como muy remoto y contribuyendo poco a la práctica médica. Sin embargo, el pensamiento evolutivo es ‘un ensamble de teorías que permiten entender los cambios en las formas de vida... y está interesado en causas remotas o evolutivas’ (^{Zampieri, 2009b}).

Las enfermedades humanas reflejan parcialmente la historia evolutiva que dió forma a nuestro genoma y las respuestas al medio ambiente actual, incluyendo los parásitos y microbios patógenos que nos abruman y tienen causas mediatas e inmediatas. Las causas mediatas se inician en una combinación de respuestas bioquímicas, fisiológicas e inmunológicas de los individuos al medio ambiente y a los patógenos. En este sentido, la enfermedad puede ser definida de forma mecanística en términos de malfuncionamiento, desórdenes y fallas anatómicas o infecciones que producen morbilidad o muerte. Sin embargo, las causas de la enfermedad pueden explicarse finalmente en tres partes, a) nuestros antecesores y la descendencia común de los organismos, b) los cambios del medio ambiente en el tiempo y, c) las fuerzas genómicas y evolutivas actuales (Williams and Nesse, 1991; ^{Nesse and Williams, 1994}; ^{Nesse and Stears, 2008}).

Una clave para entender nuestra vulnerabilidad a la enfermedad es que la evolución aumenta la adaptación a lo largo de muchas generaciones, pero sólo en términos del éxito reproductivo y no de la salud; esto es, la selección natural comprometería la salud y la sobrevivencia si eso aumentara el éxito reproductivo general y la selección natural no puede mantenerse al paso de los cambios medioambientales rápidos o recientes en las sociedades industriales y postindustriales.

El punto de vista de que las enfermedades están moldeadas por causas mediatas e inmediatas representa uno de los conceptos centrales que dan base a la Medicina Evolutiva. Es importante reconocer que la evolución no actúa para dar forma a la enfermedad per se, sino que actúa sobre características que median la vulnerabilidad a la enfermedad; por ejemplo, el cancer es un riesgo inherente a la multicelularidad. Mas aún, al reducir los efectos de los patógenos, los síntomas como el vómito y la fiebre son defensas contra las enfermedades. El legado de la historia evolutiva, incluyendo las interacciones entre las susceptibilidades genéticas de un individuo, las respuestas de los sistema inmunes y la exposición ambiental a una nutrición pobre, toxinas y patógenos, son explicaciones últimas e importantes para las enfermedades.

La selección natural también puede influir sobre la enfermedad, por ejemplo, a través de los mecanismos genómicos que subyacen muchos cánceres. Estos conflictos empiezan con diferentes contribuciones genómicas de los padres y continúan a través del desarrollo prenatal hasta la infancia. Mas aún, el cuerpo humano no está diseñado en una forma óptima, sino que representa una serie de compromisos fisiológicos durante el desarrollo, que fueron impulsados por intercambios que contribuyen a los riesgos de lesiones y enfermedades. En otro nivel, la selección natural actúa rápidamente sobre los microbios a través de sus tiempos cortos de generación y grandes velocidades de mutación, mientras los microbios evolucionan rápidamente a las defensas inmunes, drogas y vacunas, frecuentemente con consecuencias trágicas. El enfoque evolutivo sobre las ciencias de la salud tiene implicaciones claras para la investigación sobre la prevalencia de las enfermedades dentro de las poblaciones humanas, mejoría de las prácticas de salud pública y finalmente un cuidado mas efectivo de los enfermos (^{Nesse and Stearns, 2008}; ^{Stearns and Koella, 2008}; ^{Wolfe et al., 2007}; Omenn, 2010).

Tal vez el conocimiento mas básico que ha proporcionado el enfoque evolutivo es la explicación de por qué envejecemos, ya que envejecer no es una adaptación, sino un producto colateral de selección para el desempeño temprano en la vida (^{Williams, 1957}). Primero, en las últimas tres décadas se han reunido numerosos experimentos y estudios comparativos que confirman esto, entre ellos la demostración de que los centenarios Ashkenazi tienen una extraordinaria capacidad para mantener la longitud de sus telómeros, que es la punta de los cromosomas hecha con secuencias repetidas de DNA y que se acorta en cada división celular (^{Atzmon et al., 2009}). Ellos demuestran que el mantenimiento de telómeros largos está asociado con protección contra el deterioro cognitivo y las enfermedades del envejecimiento. Segundo, se dice que hemos duplicado nuestra esperanza de vida desde nuestro antecesor común con los chimpances debido en parte a cambios evolutivos en nuestros genes que median las infecciones, inflamación y nutrición. Particularmente en los compromisos implícitos sobre los efectos complejos de los aleles de la apolipoproteína E, que afectan la inmunidad, enfermedades cardiovasculares, enfermedad de Alzheimer y desarrollo cerebral, un ejemplo de que nuestros cuerpos son haces de compromisos evolutivos (^{Finch, 2009}).