r da con otros grupos bio16gicosyentrediferentes poblacionesde su mismaespecie

. I Ramiro Burgos *

Asfcomo la culturay el idiomadistin-guen claramente pero tambien rela-cionan unas poblaciones con otras,los genes hacen 10 mismo. A travesde su estudio se puede identificar un

grupo humano, rastrear su origen, determi-nar el grado de parentesco entre personas delmismo 0 de distintos lugares.

iComo es esto posible? La respuesta esta enlos cambios que puede experimentar el ma-terial de la herencia, el acido desoxirribonu-cleico (ADN)que porta el codigo genetico enla estructura intema de los cromosomas.

Pues sf, este material que transmite toda lainformacion necesaria para que un organis-mo se desarrolle y deje descendencia, no esestable y puede llegar a sufrir cambios.

Cambios que son en parte la razon de queunas caractensticas hereditarias se conser-

yen en el tiempo y otras vanen. Cambios quepueden afectar de forma positiva, negativa 0no causar efecto en el organismo.

Algunos son mas tolerados que otros, de-pendiendo de la region de la secuencia gene-tica donde ocurran. Por ejemplo, los cam-bios en regiones que codifican la produccionde protefnas muy importantes dentro de losprocesos biologicos (protefnas de reparacionde ADN,de procesos fosforilativos 0 de con-trol del ciclo celular) generalmente impedi-ran el desarrollo del individuo y no serantransmitidos, mientras que los cambios enregionesno codificantes(ADNsatelital, in-trones, entre otras) no afectaran al organis-mo y heredaran las siguientes generaciones.

Como un reloj evoluliVoLas diferencias en los cambios que tolera elADNse grafican en una especie de reloj evo-lutivo. Las horas marcanan las regiones quecodifican para protefnas importantes, man-tenidas a 10 largo de la escala evolutiva, in-

. dicando las relaciones entre los diferentes

grupos taxonomicos, desde las bacterias has-ta el hombre.

Las regiones que toleran un mayor OIlme-ro de cambios y que a veces representan unaventaja adaptativa, indicarfan los minutos.En ellos se puede establecer las relacionesexistentes entre diferentes generos de una fa-milia 0 especies de un genero taxonomico.

Por ultimo, los segundos sefialarfan las re-giones que no codifican y por tanto puedentolerar una mayor cantidad de alteraciones.Estos permiten conocer 10 ocurrido con laespecie en los ultimos afios, es decir las rela-ciones que aun mantiene con otros indivi-duos de la misma especie, pero de los que se

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i Cuandoseanali,i unapoblacion.Iei unicamentehabl! decada unadeIi determinado car

i pueden singulari! en su conjunto. [i mente estan pre! viduo.i Ademas, las freci riardeunagenei ferentestiposdEi tanto,la poblaclc! racterizadadebei principios basicoi cionde individuei decaractenstlcai unosolo,igualdai de reproducirse: ca),inexistenciai determinados alli risticasdiferentei poblacionnoexi: quedesvfenlosi Estospostulado~i principiosacept,i Hardyy Weinber~.i netico de poblac! elestudiodelasi dE!ltiemporesul1j momento de eVe;

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Jdosde la leyde~paraelanalisisge-iones.Sinembargo,variacionesa travesa interesanteenelIluareventoshistori-

coscomomigracionesy catacllsmos...

encuentra separada.Con los seres humanos ocurre 10 mismo.

Nuestro ADN tiene regiones que codificanpara algun elemento (10%) y regiones queno codifican (90%); por 10 tanto el analisisdel material genetico permite determinar lasrelaciones que guardamos con otros gruposbiologicos y las que mantenemos con las dis-tintas poblaciones dentro de nuestra especie.

En un oceano de informacion

Pero el ADNes una cadena con 140 000 ge-nes. iQue partes se analizan y comparan?iCon que pruebas? La caracterizacion de po-blaciones en el ambito molecular puede lle-varse por dos caminos: los estudios bioquf-micos y los geneticos. En los primeros se de-termina las variantes existentes en diversos

tipos de protefnas, tanto las esenciales comolas que mantienen reacciones especfficas(del tipo llave-cerradura).

Esas pruebas se efecruan ahora con el estu-dio de los genes especfficos que hacen posi-ble producir esas protefnas, logrando no so-lo caracterizar las variaciones en la secuen-

cia de aminoacidos (bases de las protefnas),sino tambien las mutaciones silenciosas

(cambios de una base por otra) que ocurrena nivel genomico.

Los estudios geneticos, ~a su vez, puedenefectuarse a traves de la genetica clasica 0 dela genetica molecular. En el primer caso seregistra la presencia de determinado fenotipoy se calcula las frecuencias genotfpicas de lapoblacion en estudio.

Con la Genetica Molecular se analiza el ge-notipo de un individuoy de esta forma elcalculo de las frecuencias, en las variantes, esmas real, en especial de aquellas regionesque presentan gran polimorfismo; a la vez,en el estudio genetico - molecular no solo seanalizan las regiones codificantes del ADN,sino tambien las regiones no codificantes; deesta forma se puede evaluar un mayor nu-mero de regiones.

BaSlauna gala de sangreEn el Ecuador los primeros estudios efectua-dos en la poblacion fueron bioqufmicos, deltipo antfgeno-anticuerpo y en el sistema ABOy Rh que determina el tipo sangufneo, cuyosgenes se ubican en los cromosomas 9 y 1,respectivamente. En estos estudios se conclu-yo que el tipo mas frecuente en la poblacionindfgena era el "0", 10que no ocuma con laspoblaciones europeas, asiaticas y africanas.

En estudios recientes a Divel molecular

efectuados en grupos etnicos que se hanmantenido aislados de la poblacion mestizadel Ecuador, cayapas y huaoranis, se analizael complejo de histocompatibilidad humano ~

Desafio 29

(HLA; que se encarga de modular la compa-tibilidad en tejidos), cuyos genes estan ubica-dos en el cromosoma 6. '.

El estudio revelo que la poblacion cayapaguarda una mayor relacion con las etnias in-dfgenas de Sudamerica que con los huaora-nis; a la vez se lograron determinar nuevosalelos (variantes) en la poblacion cayapa au-sentes en el resto de etnias sudamericanas.

Ademas, en el ano 99 se publico un estudiocon ADNmitocondrial (que permite el anali-sis de una poblacion por vfa materna) de es-ta misma etnia.

Aunque esos estudios se publicaron, la-mentablemente entre los autores no constan

ecuatorianos, 10que es lamentable ya que lasinvestigaciones deberfan efectuarse, contro-larse y auspiciarse desde el Ecuador.

UnaricaexperienciaEn el Laboratorio de Genetica Molecular yCitogenetica Humana de la Pontificia Uni-versidad Catolica del Ecuador (PUCE) se han

ne (DMD), leucemia mieloide cronica (LMC)y linfoblastica aguda (LLA). En algunas deestas afecciones se observo diferencias entre

los datos de los ecuatorianos y los registros deotras poblaciones. iEjemplos? Enseguida.

En el caso de la FQ, la mutacion mas co-mun para Europa delta F508 que alcanza un70%, apenas llega al 25% en los afectadosecuatorianos; por otro lado, el rearreglo mascomun del gen BCR-ABL presente en LMC(elb3/a2), solo esta en el 3% de los enfermos,mientras que a nivel internacional es de 60%.Estos datos indican que se pueden detectardiferencias entre poblaciones inclusive en losfenomenos que originan enfermedades.

Sectores usados a nivelmundialCuando se desea caracterizar a un individuo

se recurre al analisis de varios sectores hiper-variables en el ADN.Esto se hace a traves de

los Short Tandem Repeats (STRs) que son re-giones pequenas de ADNque se encuentranhomogeneamente distribuidas a 10 largo de

efectuado estudios de genetica clasica deter-minando las frecuencias de genes que codifi-can para 23 caracterfsticas fenotfpicas comu-nes, como son: la presencia 0 ausencia de pe-cas, la capacidad de enrollar la lengua enforma de "U", lobulos de las orejas libres 0adheridos, etc. Las frecuencias determinadaspara el alelo recesivo (rasgo que se manifies-ta unicamente con el aporte de ambos proge-nitores) de cada una de estas caracterfsticasfueron de 0,9, 0,81 Y0,7 respectivamente.

Estos resultados fueron parte de un estudioefectuado en 501 universitarios de Quito, y atraves del mismo se determino que las carac-terfsticas recesivas son las mas comunes; sinembargo para obtener una mejor estimacionde los genes que unen y diferencian a la po-blacion ecuatoriana, este censo continuara.

Con estudios de Genetica Molecular, efec-tuados a personas enfermas, se confirmarondiagnosticos en enfermedades como: fibrosisqufstica (FQ), distrofia muscular de Duchen-

30 Desafio

cesario conocer la estructtIra de la poblacionen la que se aplica la comparacion.

En el pafs, la Cruz Roja Ecuatoriana fue laprimera institucion en adoptar esta aplica-cion de las tecnicas moleculares. Actualmen-te, ellaboratorio de la PUCEesta establecien-do las frecuencias alelicas de 12 loci STRs,entre ellos: CSFIPO, TPOX, HUMTHOl,F13AOl, FES-FPS,vUZ4,Dl6S539, D7S820,D13S317, los cuales son utilizadospor va-rios laboratorios a nivel mundial, como eldel FBI,en la resolucion de casos de paterni-dad y pruebas forenses.

Los conocimientos de las frecuencias de

caracteres geneticos no solo son importantescomo ayuda en la determinacion de las rela-ciones que pueden existir entre dos poblacio-nes diferentes, sino tambien en el seguimien-to y mejor comprension de los eventos histo-ricos y evolutivos ocurridos dentro de unamisma poblacion.

A la vez, el estudio de mutaciones y rearre-glos sufridos por genes que originan enfer-

C,Jon 0ceria it.:.cuen cia de caracte-

res sirvetambien para compren-der la evoluci6n hist6rica de la

poblaci6n. Las mutaciones ayudan aentender el diverso comportamiento delas enfermedadesy las posibles curas.

todo el material genetico. Estas regiones secaracterizan porque presentan una gran can-tidad de variantes (aIelos) por region (loci 0locus) estudiada. Debido a la cantidad de va-riantes presentes en la poblacion es posibledeterminar, con el estudio de varios alelos, laidentidad de un individuo con un 99,999%deseguridad.

Este tipo de probabilidad se obtiene a travesde la aplicacion del teorema de Bayes quepermite relacionar dos probabilidades con-trapuestas; asf, conociendo la probabilidadde ocurrencia de un determinado alelo en un

locus STR,se puede determinar la probabili-dad de que otro individuo dentro de la mis-ma poblacion presente ese patron.

De esta forma, al utilizar varias regionesSTRs (por 10general 12) se tiene una proba-bilidad de error menor al 0,0001%, identifi-cando casi con absoluta certeza a un indivi-

duo en una poblacion. Para efectuar estoscalculos de confiabilidad de la prueba es ne-

medades sirven de ayuda en la comprensionde los eventos patologicos y el estudio de po-sibles curas; y tambien explican los motivospor los cuales una enfermedad se desarrolla0 comporta de una determinada forma en ungrupo poblacional.

Asf mismo, la determinacion de las fre-cuencias alelicas de loci usados en identifica-cion humana unida a la creacion de bases de

datos computarizadas, en donde los registrospuedan ser almacenados, otorga una grangama de aplicaciones como la determina-cion de la paternidad de un individuo, el re-conocimiento de cadaveres de accidentes 0

de soldados muertos en guerras, la culpabili-dad 0 inocencia de un implicado tanto paracasos civiles como penales, entre otras.

* Ramiro Burgos. Ecuatoriano. Bi6logo por faPontificia Universidad Cat6lica del Ecuador. Ha si-

do investigador a4junto en el Laboratorio de Gene-

tica Molecular y Citogenetica Humana, PUCE.

E-mail: riburgos@usa.net