Genética III. Genética Humana. CIENCIA

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Ciencia

Introducción. La G. humana es la ciencia que tiene por objeto el estudio de la herencia biológica del hombre. Es, fundamentalmente, "un estudio de las semejanzas y diferencias hereditarias entre los seres humanos, de las causas de esas semejanzas y diferencias, de la forma en que se trasmiten de generación en generación" (C. Stern). La G. humana es una ciencia joven. Si bien, ya desde muy antiguo, el hombre se ha preocupado del fenómeno de la herencia humana y ha observado cómo determinados caracteres se trasmiten de padres a hijos; con todo, sólo en época relativamente reciente ha logrado estudiar de una manera sistemática dicho fenómeno y ha conseguido comprender el alcance y dimensiones del mismo. A este auge e incremento en el estudio de la herencia humana han contribuido, por una parte, los nuevos avances en el campo de las ciencias experimentales en general, con repercusión en esta rama de la G., y por otra, las nuevas técnicas introducidas específicamente en la G. humana, que han supuesto un notable progreso en el estudio del fenómeno de la trasmisión hereditaria.

De todos son conocidas las limitaciones que existen en el estudio de la herencia humana en relación con otras especies vivientes, sobre todo por la imposibilidad de realizar uniones parentales de acuerdo con un plan experimental, por lo reducido de la descendencia y por el ritmo lento de desarrollo que hace que el conocimiento personal de las generaciones sucesivas sea restringido. Todo esto obliga al investigador a prescindir de métodos válidos en G. experimental y aplicar aquellos métodos y medios aptos para la especie humana. Ello explica también que gran parte de las interpretaciones admitidas del estudio de la herencia humana han derivado de conclusiones obtenidas en el cruce experimental de animales inferiores y plantas. La G. humana consta de tres capítulos fundamentales: G. de poblaciones, G. bioquímica y Citogenética.

Genética de poblaciones. La G. de poblaciones es una ciencia relativamente vieja, cuyos pilares básicos fueron cimentados por Galton (v.) hace casi un siglo, y estudia la herencia dentro de una determinada población humana, deduciendo reglas que el cálculo matemático posteriormente ha hecho leyes. Examina en particular la distribución de los genes en las poblaciones y el modo cómo las frecuencias de los genes y de los genotipos se mantienen o modifican. Un aliado eficacísimo para este estudio es el cálculo estadístico. Mediante el análisis bioestadístico se han logrado establecer importantes conclusiones en orden a la heredabilidad, frecuencia, etc., de determinados caracteres dentro de una población. Sus únicas limitaciones son la cortedad de la familia humana, que dificulta el estudio estadístico, y la relativa longitud del ciclo reproductivo de nuestra especie, que impide seguir varias generaciones en un determinado árbol genealógico. Como puede inferirse, el árbol genealógico es fundamental en el estudio de la G. de poblaciones, y su correcta interpretación puede proporcionar datos de gran valor.

Existe un principio básico en la dinámica de las poblaciones. Es la llamada ley de Hardy-Weinberg, que debe su nombre a Hardy, matemático inglés y a Weinberg, médico alemán, quienes la formularon en 1908 independientemente uno del otro. Esta ley fundamental está basada en el hecho de que en una población cuyos miembros se aparean totalmente al azar, sin consanguinidad, el conjunto de genes permanece totalmente invariable. Son múltiples las consecuencias prácticas que se deducen de este equilibrio genético. Una nueva dimensión de la G. de poblaciones comprende el estudio de los factores que intervienen en la evolución humana. La evolución biológica es, fundamentalmente, el resultado de los diversos cambios en la composición genética de las poblaciones; por consiguiente, al estudiar esta rama de la G. las frecuencias de genes y genotipos de una población, pone de manifiesto los mecanismos implicados en el fenómeno de la evolución (v.).

Genética bioquímica. La sangre fue la base de algunos de los estudios más antiguos de la G. humana bioquímica. El descubrimiento por Landsteiner (1900) de que los hombres se pueden dividir en grupos diferentes de acuerdo a si sus eritrocitos se aglutinan o permanecen separados, cuando se mezcla su sangre con la de otros individuos, fue el comienzo de una serie de estudios cuyo objetivo es la caracterización de las sustancias involucradas en la reacción: antígeno y anticuerpo. Un antígeno es una sustancia, determinada por factores genéticos, presente en la célula viva, que posee la facultad de estimular la formación de un anticuerpo y de reaccionar específicamente con él. La inmunogenética (v. INMUNIDAD), un capítulo de la G. que trata precisamente de los antígenos, anticuerpos y de sus reacciones, ha adquirido una importancia extraordinaria en la actual investigación quirúrgica de los trasplantes (v. ALERGIA Y ANAFILAXIA). Los grupos sanguíneos ocupan un lugar especial en la G. humana por sus numerosas contribuciones al establecimiento de los principios genéticos y por su importancia clínica particular en la transfusión de sangre y en obstetricia (v.). Tienen una importancia clínica particular en la incompatibilidad materno-fetal, base de la enfermedad hemolítica del recién nacido. Ésta consiste en un estado en el que el término de vida de los hematíes del niño es más corto a causa de la acción de anticuerpos específicos procedentes de la madre a través de la placenta. Esta enfermedad sólo se desarrolla cuando el niño hereda de su padre un antígeno del que carece su madre. Un ejemplo de ello lo tenemos en el caso de la incompatibilidad del factor rhesus (v. Rh; GRUPOS SANGUíNEOS). Los sistemas conocidos de grupos sanguíneos, son: ABO, MNSs, P, Rh, Lutheran, Kell, Lewis, Duffy, Kidd, Diego, 1, Auberger, Xg, y Dombrock.

Aparte del sistema de antígenos de los glóbulos rojos, conocidos como grupos sanguíneos, y de los diferentes tipos de hemoglobina, que han contribuido tan decisivamente al conocimiento de la acción génica, se están estudiando en la actualidad muchos tipos nuevos de trazadores químicos. Las proteínas del suero sanguíneo, en este aspecto, revisten especial importancia, pues a partir de ellas pueden definirse claramente las diferencias hereditarias entre los individuos, aplicando técnicas de electroforesis.

Los avances logrados en la Biología molecular (v.) han repercutido también en la G. humana. Gracias a los nuevos datos obtenidos en este campo de la investigación y al mejor conocimiento a nivel molecular de los factores hereditarios y del mecanismo de la herencia, se va consiguiendo una mejor comprensión, un conocimiento más cabal de las causas que producen las anomalías del desarrollo.

La Bioquímica (v.), asimismo, ha contribuido de una manera positiva al estudio de determinados trastornos métabólicos, genéticamente regulados, que implican o bien la ausencia de una determinada enzima, o bien la elaboración deficiente de la misma. El estudio de tales enzimopatías tiene en la actualidad un destacado interés, tanto desde el punto de vista teórico, como desde el punto de vista práctico. Entre ellas cabe destacar algunas: en primer lugar, la carencia o deficiente actuación, en determinadas personas, de una enzima presente en los glóbulos rojos de la sangre normal, la glucosa-6-fosfato deshidrogenasa (G-6-PD), que interviene en el metabolismo oxidativo de la glucosa. Se ha visto que la mayor frecuencia de la deficiencia de G-6-PD corresponde a zonas donde abunda el paludismo, lo cual hace pensar que aquel trastorno del metabolismo posee algún poder defensivo contra la infección. Otro trastorno metabólico de interés ocurre en la galactosemia, debida a carencia, también en los glóbulos rojos, de una enzima que interviene en el metabolismo de los glúcidos. Los pacientes de esta enfermedad son incapaces,,de transformar en glucosa la galactosa o azúcar de la leche. La galactosa se les acumula en la sangre y les ocasiona perjuicios de todo tipo, incluido el retraso mental, que pueden evitarse mediante el diagnóstico precoz. La alcaptonuria es otra anomalía congénita del metabolismo, producida por la carencia de una enzima. Ya Garrod, en 1902, comprobó la excreción anormal del ácido homogentísico (alcapton) en la orina de estos pacientes. Este error innato del metabolismo origina artritis y otras alteraciones. La llamada "oligofrenia fenilpirúvica" es, asimismo, una enfermedad congénita caracterizada por una alteración del metabolismo de la fenilalanina. El déficit total o parcial de una enzima específica origina una acumulación sanguínea de fenilalanina que produce el retraso mental.

Citogenética. Es en la Citogenética donde quizá se ha dejado sentir de modo más ostensible el nuevo desarrollo de la G. humana. Esta ciencia, como su nombre indica, estudia el fenómeno de la herencia humana a nivel celular, analiza específicamente los cromosomas (v.), que son estructuras componentes del núcleo de la célula, con una organización individual y función particulares, y que cifran su importancia en que son portadores de los genes, del material hereditario. El auge logrado por los estudios de Citogenética humana se debe fundamentalmente a la introducción de técnicas nuevas, concretamente a la del cultivo in vitro de tejidos y de sangre, que ha facilitado enormemente el análisis citogenético. Hasta el año 1956, se estimaba que el número de cromosomas del hombre sería de 48. En dicho año, Tjio y Levan abrieron una nueva era de la investigación citológica humana. Cultivando células de pulmón de embriones abortados, y mediante una técnica más precisa que las utilizadas hasta entonces, demostraron que el número diploide (2n) de cromosomas de hombre es 46. Ford y Hamerton en el mismo año confirmaron el descubrimiento, aceptándose de manera universal el número de 46 cromosomas: 22 pares de autosomas y un par de heterocromosomas o cromosomas sexuales. Estos últimos son iguales (XX) en las mujeres y desiguales (XY) en los varones. Las nuevas técnicas de cultivo de tejidos y de sangre permiten obtener células en división o mitosis (v.), precisamente en metafase, que es cuando se diferencian con mayor nitidez los cromosomas. De este modo se pueden detectar con claridad las posibles alteraciones estructurales o numéricas de dichos cromosomas.

Se han establecido unas normas, admitidas internacionalmente, en orden a la interpretación y recta distribución de cada uno de los 46 cromosomas en el cariograma humano. Las normas aprobadas en la Convención de Denver (Colorado), en 1960, que sirvieron para uniformar los criterios de clasificación de los cromosomas humanos, son las que están hoy vigentes. La conferencia de Londres, en 1963, confirmó los criterios adoptados en Denver y añadió algunos más, que dicen relación con determinadas características descubiertas en ciertos cromosomas, concretamente las construcciones secundarias y la presencia de satélites, que son pequeños cuerpos redondeados unidos a ciertos cromosomas por un delgado filamento. Por último, la conferencia de Chicago, en 1966, ha propuesto una nomenclatura apropiada para expresar de manera estandarizada, mediante una fórmula cromosómica, cada una de las posibles aberraciones o alteraciones del cariotipo humano. De acuerdo con estas normas, se distribuyen los cromosomas humanos en siete grupos, que se distinguen por el tamaño de los cromosomas y por la posición del centrómetro, localizado el punto donde se encuentran los brazos o cromátidas del cromosoma. Estos grupos son: A (1-3), B (4-5), C (6-12-X), D (13-15), E (16-18), F (19-20), y G (21-22-Y).

La primera anomalía cromosómica humana fue descubierta por Lejeune y colaboradores, en 1959, y precisamente en los niños afectados de mongolismo (síndrome de Down). Ésta consiste en la presencia de un cromosoma extra perteneciente al grupo G (21-22), concretamente al par 21. Posteriormente, se han ido descubriendo nuevas anomalías. Las principales conocidas en la actualidad se detallan a continuación.

Síndrome de Klinefelter. Jacobs y Strong, en 1959, encontraron en los pacientes del síndrome descrito por Klinefelter (1942) la presencia de tres cromosomas sexuales, XXY. Son varones de aspecto eunucoide, estériles, con unos rasgos sexuales primarios atenuados y frecuentemente con cierto desarrollo de los pechos. Es también frecuente en ellos el retraso mental.

Síndrome de Turner. En el mismo año de 1959, Ford, Dones, Polani y otros observaron la existencia de un cariotipo de 45 cromosomas en las mujeres afectadas del síndrome descrito por Turner en 1938. Ello se debe , a la presencia de un solo cromosoma sexual, un cromosoma X. Son mujeres de pequeña estatura, con un acusado infantilismo sexual y, por tanto, estériles. Es frecuente en ellas el estrechamiento de la aorta y la deficiencia mental. En relación también con los cromosomas sexuales, se ha descrito otra anomalía que se caracteriza por la presencia de los cromosomas XYY en el cariotipo. Esta aberración, observada por primera vez por Sandberg y colaboradores en 1961, se encuentra asociada frecuentemente a individuos agresivos y delincuentes. Si bien, aun en estas personas, no es que exista auténtica fatalidad biológica hacia el crimen, sino más bien una posible predisposición, en el mejor de los casos.

Síndrome de Patau. Descubierto por Patau y colaboradores en 1960. Presenta un cromosoma extra perteneciente al grupo D (13-15), probablemente al par 13. Los afectos de este síndrome padecen una serie de malformaciones graves, especialmente cerebrales y cardiacas, que ocasionan una letalidad precoz.

Síndrome de Edward. Descrito por Edward y colaboradores en 1960. Son individuos con un cariotipo de 47 cromosomas, en el que se aprecia la existencia de un cromosoma supernumerario perteneciente al grupo E (16-18), concretamente al par 18. Los estigmas físicos son muy variados, siendo de destacar las alteraciones del sistema circulatorio y del nervioso con el consiguente retraso mental. Se conocen actualmente otras anomalías, relativas no sólo al número de cromosmas, como, p. ej., los casos de mosaicismo celular, sino también referentes a la estructura de aquéllos, como son las traslocaciones y deleciones.

Un dato complementario del análisis cromosómico, en relación a los cromosomas sexuales, es la cromatina sexual. Ésta consiste en un grumo especial, condensado, de cromatina que se halla en las mujeres adosada a la membrana nuclear de determinadas células, p. ej., en las del epitelio bucal. Fue Barr quien la descubrió en 1949, al examinar las células nerviosas de las gatas. La presencia o falta de dicha cromatina está en estrecha relación, respectivamente, con la presencia de dos o de un solo cromosoma X en el cariotipo. La mujer, por tener dos cromosomas X, es cromatín-positiva, tiene cromatina sexual; el varón, en cambio, por tener un solo cromosoma X, es cromatín negativo, carece de cromatina sexual o la tiene en una frecuencia muy baja. Recientemente se ha enriquecido el análisis del cariotipo humano aplicando a los cultivos de tejido humano in vitro el uso de radioisótopos. Mediante esta técnica pueden diferenciarse con mayor precisión los cromosomas sexuales, así como puede lograrse una mejor individuación de pares de autosomas dentro de los grupos, de acuerdo con el patrón de replicación del ADN (ácido desoxirribonucleico).

El examen de los caracteres dermopapilares ha adquirido últimamente, sobre todo después de los estudios de Galton, Cummins y Penrose, una notable importancia, debido a la estrecha relación existente entre ciertas aberraciones cromosómicas y determinadas características dermatoglíficas. Así se han logrado establecer los patrones o tipos de dermatoglifos, entre otros, del síndrome de Down y del síndrome de Turner. En resumen, la G. humana es una ciencia que interesa muy particularmente al hombre, ya que el objeto de estudio es precisamente la herencia biológica del hombre. Aunque en sí misma es una ciencia pura, salta a la vista el panorama de sus aplicaciones en Medicina, educación, ciencias sociales, etc., y parece llamada a ejercer influencia positiva sobre las ciencias políticas y morales.

V. t.: II.

J. A. ABRISQUETA ZARRABE.

BIBL.: C. STERN, Principios de Genética humana, Barcelona 1963; R. TURPIN y 1. LEJEUNE, Les chromosomes humains, París 1965; 1. S. THOMPSON Y M. W. THOMPSON, Genética médica, Barcelona 1968; L. S. PENROSE, Fingerprints, palms and chromosomes, "Nature" 197 (1963) 933-938; P. E, BECKER, Genética humana, Barcelona 1966.