05 Mutación

Hermann Muller: «Es posible influir “artificialmente” en la mutación … no es un dios inalcanzable que nos gasta bromas desde una ciudadela inexpugnable en el plasma germinal».

La síntesis moderna ha demostrado que las grandes mutaciones no representan la fuerza transformadora de la evolución. Sin embargo, la evolución no podría tener lugar sin la existencia de alteraciones genéticas de algún tipo. La selección natural y la deriva genética podrían representar los procesos que hacen que los distintos alelos proliferen, aunque, en primer lugar, éstos deben ser algo diferentes de las demás variantes. Para que las distintas características se hereden de generación en generación de manera fiable, es necesaria una copia fidedigna, aunque no exacta, del código genético. Los pequeños errores en el proceso de copia (las mutaciones pequeñas) representan el material básico de la evolución, algo así como las chispas que encienden su fuego. Se dispersan como una especie de resplandor por efecto de la selección natural, se consumen lentamente en el contexto de la deriva genética, o bien no llegan a prender y desaparecen.

Los experimentos de T. H. Morgan con la mosca Drosophila se convirtieron finalmente en una especie de «mina de oro» debido a una mutación aleatoria: la mosca de ojos blancos. Su equipo de investigación había incrementado la probabilidad de descubrir un evento fortuito de este tipo mediante el cruzamiento de millones de individuos, pero las mutaciones espontáneas son tan infrecuentes que se requiere una enorme cantidad de especímenes para detectarlas. Si la investigación se fundamenta sólo en el azar y en el tiempo, resulta excepcionalmente laboriosa. En cualquier caso, la introducción de un método para acelerar la evolución mediante la inducción de mutaciones iba a transformar con rapidez la potencia de investigación acerca de Drosophila.

El gran avance vino de la mano de uno de los alumnos de Morgan, un judío de Nueva York llamado Hermann Muller. Este investigador, teórico brillante, había demostrado que sus ideas eran clave para explicar el trabajo acerca de los cromosomas que los investigadores de Drosophila habían llevado a cabo; sin embargo, no había participado en los experimentos y, por ello, su reconocimiento en las publicaciones del grupo era escaso. Molesto por ello, Muller discutió con su maestro y se trasladó a Texas para trabajar por su propia cuenta.

Rayos X Muller estaba fascinado por las mutaciones y también por los recientes logros de Ernst Rutherford relativos a la desintegración del átomo. Al igual que los átomos, los genes se habían considerado, en términos generales, entidades irreductibles e inmutables. Muller pensó que, si era posible modificar la forma atómica, quizá también sería posible alterar artificialmente los genes. De ser así, ¿podría ser la radiación un posible agente de este cambio? En 1923 comenzó a exponer a la mosca de la fruta a los efectos del radio y de los rayos X con objeto de comprobar su hipótesis.

El primer experimento obtuvo escasos resultados. Al tiempo que parecía que los rayos X causaban mutaciones, era difícil demostrarlo debido a que este método originaba un desafortunado efecto adverso que consistía en la esterilización de los insectos, lo que hacía imposible determinar lo que podría ocurrir en su descendencia. Sin embargo, en noviembre de 1926 Muller consiguió aplicar las dosis correctas de radiación. Cuando expuso a los rayos X a moscas macho y después las cruzó con hembras vírgenes, obtuvo descendientes mutantes con una frecuencia sin precedentes. Al cabo de unas pocas semanas había generado más de 100 mutantes, es decir, la mitad de los mutantes espontáneos identificados en los 15 años previos.

Algunas de las mutaciones eran letales, pero otras muchas no lo eran y se transmitían fiablemente a las generaciones sucesivas, tal como había predicho Mendel. Muller observó zonas de rotura en los cromosomas de las moscas y su interpretación correcta fue que se debían a la radiación, lo que daba lugar a la aparición de alteraciones aleatorias en su estructura genética.

Con frecuencia, las modificaciones que se producen son tan graves que causan el fallecimiento inmediato del individuo o bien alteran de tal manera la adaptación que desaparecen rápidamente del conjunto de genes. Sin embargo, en ocasiones el resultado es una pequeña «mutación puntal» en un gen concreto, que da lugar a la aparición de una ligera variación fenotípica que se puede diseminar en una población mediante los mecanismos de selección natural o de deriva genética. La radiación puede inducir artificial y rápidamente este efecto en el laboratorio. En la naturaleza, esta misma secuencia tiene lugar a través de los errores aleatorios en el mecanismo de copia o por la exposición a agentes mutágenos ambientales, como la luz ultravioleta o ciertos productos químicos.

Manipulación genética La ciencia poseía ahora una herramienta para provocar mutaciones en masa en los organismos de laboratorio, lo que incrementó la velocidad y la eficacia con las que se podía abordar el estudio de la genética. Asimismo, este avance también permitió vislumbrar que, si era posible inducir las mutaciones, también lo era manipularlas. Esto significaba que se podía acelerar artificialmente la evolución mediante la exposición de los organismos a la radiación, con un cruzamiento selectivo subsiguiente de cualquier mutante que hubiera adquirido los rasgos deseados. Cuando Muller presentó sus hallazgos en una serie de conferencias a finales de la década de 1920, se convirtió en la máxima celebridad en el campo de la genética.

Muller propuso que la radiación se podía utilizar para conseguir nuevas variedades agrícolas; otros científicos demostraron al poco tiempo que la radiación podía crear mutaciones transmisibles en el maíz. Los productores de plantas siguen aplicando la mutagénesis mediante rayos X para la creación de nuevas variedades (a pesar de su origen poco natural, estas cosechas son perfectamente aceptables para los agricultores orgánicos al tiempo que —curiosamente— otras formas de ingeniería genética no lo son). Muller sugirió, con gran acierto, que eran posibles otras aplicaciones en la medicina y la industria, e incluso señaló que las mutaciones artificiales se podían utilizar para dirigir la evolución del ser humano en un sentido positivo.

Los peligros de la radiación Otra consecuencia de los descubrimientos de Muller fue la de que la radiación no suele influir de manera benigna o neutra sobre los genes. La mayor parte de las mutaciones a que da lugar en el ADN (véase el capítulo 7) no son inocuas ni neutras, sino catastróficas: un elevado número de las moscas mutantes de Muller murieron y otras quedaron esterilizadas. En organismos con un ciclo vital mayor que el de Drosophila, incluyendo el ser humano, este tipo de lesión genética causa con frecuencia cáncer. Muller inició una campaña para concienciar a la sociedad acerca de los riesgos de la exposición a la radiación, por ejemplo, entre los médicos que utilizaban los rayos X en su ámbito de trabajo.

Los genetistas desempeñan un papel clave en la conciencia sobre los peligros de la radiación, especialmente en la era atómica que siguió al Manhattan Project de la segunda guerra mundial y a los bombardeos de Hiroshima y Nagasaki. Figuras tan relevantes como Muller y el científico Linus Pauling utilizaron sus conocimientos acerca de la radiactividad en el ADN en una campaña contra la realización de pruebas nucleares atmosféricas. A Pauling se le concedió su segundo premio Nobel, en este caso el de la paz, por su papel en estas campañas. Los efectos beneficiosos de los experimentos que Muller realizó con rayos X no se limitaron a los avances en la genética y en la agricultura. También hicieron que la humanidad fuera consciente de una grave amenaza para la salud.

La idea en síntesis: es posible inducir la aparición de mutantes