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Revista médica de Chile

versión impresa ISSN 0034-9887

Rev. méd. Chile v.133 n.2 Santiago feb. 2005

http://dx.doi.org/10.4067/S0034-98872005000200013 

 

Rev Méd Chile 2005; 133: 231-240

ARTÍCULOS ESPECIALES

Medicina evolucionaria una ciencia básica emergente

Evolutionary medicine: an emergent basic science

 

Angel E Spotorno Oa.

Laboratorio de Genómica Evolutiva, Programa de Genética Humana, Instituto de Ciencias Biomédicas, Facultad de Medicina, Universidad de Chile.
aPhD

Dirección para correspondencia


Evolutionary Medicine is an emergent basic science that offers new and varied perspectives to the comprehension of human health. The application of classic evolutionary theories (descent with modification, and natural selection) to the human organism, to its pathogens, and their mutual co-evolution, provides new explanations about why we get sick, how we can prevent this, and how we can heal. Medicine has focused mainly on the proximate or immediate causes of diseases and the treatment of symptoms, and very little on its evolutionary or mediate causes. For instance, the present human genome and phenotypes are essentially paleolithic ones: they are not adapted to modern life style, thus favoring the so-called diseases of civilization (ie: ateroesclerosis, senescence, myopia, phobias, panic attacks, stress, reproductive cancers). With the evolutionary approach, post-modern medicine is detecting better the vulnerabilities, restrictions, biases, adaptations and maladaptations of human body, its actual diseases, and its preventions (Rev Méd Chile 2005; 133: 231-40).

(Key Words: Biological phenomena; Evolution, molecular; Genome, human)


"El amanecer de la Medicina darwiniana". Este sugerente título encabeza el nacimiento formal1, en 1991, de una nueva subdisciplina, la Medicina Evolucionaria, o darwiniana, su calificativo inicial. Esta disciplina biomédica emergente se define como el estudio de las consecuencias dinámicas y rápidas de la selección natural sobre las adaptaciones del linaje humano y sus patógenos, así como la reconstrucción de sus historias evolutivas y sus consecuencias para la salud y la enfermedad2. En otras palabras, es el uso de los principios de la evolución para comprender los procesos de una enfermedad y diseñar su tratamiento médico efectivo3.

Tanto la medicina como la evolución son cuerpos de conocimiento biológico muy antiguos, extensos y profundos, y a primera vista relacionados. Para comenzar, comparten su objeto de estudio: la especie humana. Además, la medicina está basada en la biología y, dentro de ésta, la evolución es su teoría explicativa principal; de acuerdo a la afirmación: "Nada tiene sentido en biología si no es a la luz de la evolución"4. Sin embargo, la medicina permaneció sustancialmente separada de la evolución durante más de cien años, hasta esa reciente publicación fundacional. El presente trabajo revisa el origen, desarrollo y expansión de esta nueva subdisciplina biomédica, la Medicina Evolucionaria.

La perspectiva evolutiva ha sido aplicada a diversos tópicos médicos desde hace décadas: en enfermedades infecciosas fueron pioneros los trabajos de Haldane5, Ewald6, y Scriver7; en psiquiatría, los de Nesse8; en nutrición, el de Eaton9; y en gerontología, los de Medawar10, Williams11 y Sacher12. Sin embargo, no tuvieron el impacto provocado por las ideas explícitamente integradoras de Williams y Nesse1.

Estos autores expandieron sus fructíferas ideas en un extenso libro13, traducido al español seis años después14 y también resumido para divulgación15. Paralelamente, se desarrolló la Epidemiología Evolucionaria a partir de la epidemiología tradicional, que enfatizaba la prevalencia y expansión de enfermedades dentro y entre poblaciones de hospederos a escala ecológica. También los cambios en el tiempo de características como letalidad, tasas de transmisión y prevalencia de infecciones, son evaluados en términos de cómo evolucionan interactivamente hospederos con parásitos, o con cambios ambientales (ie: antibióticos)16. En enfoques complementarios, la Epidemiología Evolucionaria se concentra en la ecología de enfermedades, mientras que la Medicina Evolucionaria se enfoca más en el paciente y sus reacciones frente a la enfermedad17. Ambas subdisciplinas tienen, sin embargo, un área de superposición; de hecho, el campo de las enfermedades infecciosas es considerado como un solo paradigma evolutivo18.

En esta primera etapa, abundan la exploración y propuesta de hipótesis nuevas19 para diversos problemas médicos, que son re-interpretados o re-analizados en la perspectiva evolutiva. La publicación de dos libros con numerosos capítulos en distintas especialidades médicas, señala el comienzo de la maduración de esta nueva ciencia básica20,21.

Desarrollo

Al comenzar el nuevo milenio, la Medicina Evolucionaria está convertida en una disciplina establecida22, con numerosas aplicaciones a la investigación y práctica clínicas23,24. Por ejemplo, varios signos y síntomas clínicos, como fiebre, tos, vómito, diarrea, dolor, irritación, ansiedad, habitualmente considerados como parte del problema, son reevaluados como rasgos útiles, que permanecen latentes hasta que se les necesita. Es decir, se acepta que han sido incorporados por la selección natural como funciones, formando parte más bien de la solución, o respuesta, o defensa del organismo a la infección o trauma. En general, muchos están regulados por el "principio del detector de humos"15: si el costo de expresar una de tales defensas es bajo comparado con el daño que eventualmente se producirá sin protección, cualquier sistema óptimo reacionará con muchas "alarmas falsas". Este principio es fundamental para decidir cuándo un calmante o droga debe ser administrado para aliviar molestias o sufrimientos, impidiendo la expresión de tales defensas25.

En lo esencial, las dos teorías paradigmáticas de evolución26 pueden ser aplicadas a la medicina derivando dos matrices principales de ideas22, con sus respectivos alcances explicativos y programas de investigación. Primero, a partir de la teoría de descendencia con modificación propuesta por Darwin, se reconstruyen las historias evolutivas del linaje humano y sus patógenos, así como sus consecuencias para la salud y las enfermedades. Y segundo, a partir de la teoría de selección natural también propuesta por Darwin, desarrolla las consecuencias dinámicas de la selección natural y sus productos: adaptaciones, maladaptaciones, vulnerabilidades, restricciones y sesgos, tanto en humanos como en sus patógenos, y en el resultado de sus interacciones (co-evolución). Ambas temáticas elementales reflejan dos dimensiones básicas de la biología moderna: la perspectiva histórica o filogenética27 y la adaptacionista28.

En esta perspectiva evolucionaria, se considera a la enfermedad como inevitable, dada la forma como la evolución selecciona y caracteriza la vida de los organismos en interacción unos con otros y con su ambiente15. Las enfermedades no son producto de selección natural; más bien, por causas evolutivas, se van acumulando múltiples vulnerabilidades que conducen, permiten, o facilitan que ocurra una enfermedad14. Por ejemplo, la alta mortalidad a la infección por Hantavirus puede interpretarse como sobrerreacción del sistema inmunitario, produciendo intenso edema pulmonar29. Esta es una vulnerabilidad humana similar a la del hamster dorado, que también desarrolla la enfermedad30. Esto contrasta con la benignidad de la misma infección en muchas especies de roedores reservorios, que han co-evolucionado con estos virus durante millones de años31. Es sugerente consignar que tanto humanos como hamsters son especies excepcionales dentro de sus respectivos linajes, ya que ambas son neoténicas, es decir, de corto y lento desarrollo fetal, maduración postergada, y fenotipo adulto juvenilizado32.

Tradicionalmente, la medicina ha enfatizado sólo un aspecto de la biología: cómo trabaja el cuerpo humano y cuáles son las causas próximas o inmediatas de las enfermedades33. Algunos llegan a sostener que no ha desarrollado una teoría completa y comprensiva de enfermedad y salud34, incluyendo dificultades para realmente definir enfermedad35. En efecto, la mayoría de las explicaciones médicas respecto de las enfermedades, han estado firmemente enraizadas en la anatomía patológica enfocada en las infecciones, las intoxicaciones, los traumas o las mutaciones génicas. Y dado que los conceptos médicos han sido influidos por los paradigmas de la física clásica, casi toda la medicina actual parece ser mecanicista, materialista, determinista, reduccionista y centrada en causas únicas y lineales34; es decir, fuertemente sesgada hacia explicaciones inmediatas o próximas. Habitualmente, no considera en forma suficiente causas mediatas o explicaciones evolutivas de por qué nos enfermamos, y por qué somos tan vulnerables a las enfermedades. La Medicina Evolucionaria precisamente busca detectar un amplio espectro de causas o factores intervinientes en la enfermedad, sistematizando esto a través de preguntas, mediante el Cuadro de las cuatro áreas (Tabla 1).


Este cuadro ayuda a explorar factores causales en la biología de un atributo en un organismo. En Medicina Evolucionaria, dicho atributo puede ser una enfermedad, síndrome o incluso síntoma o signo patológico. Veamos un caso concreto: los factores que producen obesidad36. La medicina clínica tradicional considera esta enfermedad en términos de diferencias individuales: genes, crianza, estilo de vida actual. Estos factores explican porqué una persona llega a ser obesa y otra no. Sin embargo, con las alarmantes proporciones actuales, es necesario plantearnos la pregunta evolutiva: ¿Por qué nuestro organismo está diseñado de tal manera que comemos demasiado y realizamos tan poco ejercicio? Simplemente, porque nuestro organismo evolucionó bajo condiciones diferentes de las actuales.

Primero, en el paleolítico, la selección natural moldeó reguladores del apetito adecuados para sobrevivir a las hambrunas recurrentes de esos tiempos. Así, aquéllos con mejor apetito y capacidad de acumular grasas en períodos de bonanza, sobrevivieron mejor a hambrunas. La población humana actual desciende de estos humanos paleolíticos. En las condiciones naturales de la sabana africana, grasas, azúcares y sal son escasos, y consumirlos hasta el hartazgo es tendencia natural. En las condiciones modernas de producción industrial, se ofertan cantidades ilimitadas de esos alimentos, precisamente porque los preferimos en forma natural.

Segundo, nuestros ancestros cazadores-recolectores realizaban largas caminatas para obtener alimentos, con gastos energéticos que desfavorecían la acumulación de grasa corporal37. Esto mismo se observa en su equivalente ecológico actual: las tribus africanas de cazadores recolectores38. Presentan índices de masa corporal (peso/altura al cuadrado) de 19 y colesterol circulante (mg/dL) de 121, en contraste con los respectivos 26 y 204 característicos de las sociedades industriales. En el paleolítico, era también adaptativo minimizar el gasto energético; por tanto, es entendible que tengamos cierta tendencia al sedentarismo.

En síntesis, podría pensarse que nuestro cuerpo está diseñado para comer lo que hace bien para la salud, y para hacer el ejercicio necesario para mantenernos saludables, pero esto resulta verdadero sólo bajo las condiciones del paleolítico. En condiciones modernas, el resultado de nuestras tendencias naturales es ateroesclerosis y obesidad; lo que fue adaptativo, ahora es maladaptativo. Así también entenderemos porqué ciertas medidas correctivas, una dieta hipocalórica por ejemplo, despiertan esos mismos mecanismos de regulación para la hambruna y consecuentemente producen voracidad, desembocando en sobrepesos mayores después de la dieta. Episodios incontrolables de hartazgo pueden provocar incluso más temor a la obesidad, de manera que nuevas dietas activan más fuertemente esos mecanismos, configurando la vorágine de retro-alimentación positiva característica de la anorexia y la bulimia36. Esta compleja red de cadenas causales puede ser resumida y completada bajo el formato de las cuatro áreas de la biología (Tabla 2).


En realidad, nuestro cuerpo es un producto de múltiples procesos evolutivos complejos, y está repleto de rasgos y efectos aparentemente contradictorios. Muchas veces, como lo enfoca la Medicina Evolucionaria, éstos adquieren sentido si examinamos su origen histórico (área III, Tabla 1), el contexto de su origen ontogenético (área II, Tabla 1), o su contexto actual (áreas I y IV, Tabla 1). Cabe recordar que los componentes esenciales del enfoque evolutivo son variación genética y selección natural39. Sólo las innovaciones genéticas pueden ser incorporadas a la memoria genómica de los organismos40. Y es la simple selección natural el mecanismo que pone a prueba las variantes genéticas y favorece su persistencia y difusión dentro del linaje y sus descendientes.

Aunque la cultura -conjunto de conductas aprendidas y heredadas socialmente- nos hace muy adaptables a gran variedad de condiciones, existe obviamente el peligro de excesos que desembocan en conflictos con condiciones biológicas óptimas41. Aparecen entonces las llamadas enfermedades de la civilización1, usualmente inducidas por un rasgo originalmente adaptativo que se vuelve dañino al ser exagerado en condiciones modernas. Es el caso de la avidez por nutrientes escasos en la prehistoria, y que ahora se expresa en hiperconsumo de sal y grasas. Lo mismo ocurre en la avidez por proteínas, que hoy resulta en gota, o la avidez por azúcar, que hoy favorece obesidad, hipertensión y diabetes42.

En general, conductas que resultan concordantes con nuestra adaptación bajo ambientes modernos, deberían ser favorecidos precisamente por la Medicina Preventiva. En contraste, deberíamos comprender mejor las fuertes raíces de conductas discordantes con la salud bajo ambientes modernos, las que, partiendo de antiguas señales positivas, ahora nos atrapan con sus efectos maladaptativos.

Expansiones

La Medicina Evolucionaria ha estado contribuyendo con otras fructíferas ideas e inesperadas re-interpretaciones de enfermedades y entidades de importancia médica. Veamos algunos ejemplos, siguiendo en parte el esquema elaborado por Stearns22.

Respecto de la mejor comprensión del organismo humano, podemos detectar que algunos fenotipos humanos son claramente adaptativos, sin desventajas obvias, o con costos de adecuación pequeños. Ejemplos: la conducta de evitar el incesto43, o la selección de pareja en relación con resistencia a patógenos44.

Pero la evolución de otros fenotipos parece estar constreñida debido a su conexión genética con otros caracteres (pleiotropía antagonista). Es el caso de la clásica interpretación de la senescencia como consecuencia de la mayor adecuación de atributos a edad temprana, y que luego determinan rasgos inconvenientes en la vida tardía del mismo individuo45. También está el balance entre adecuación y número en la camada (eg: los mellizos tienen menor probabilidad de supervivencia)46; o la menstruación como mecanismo de protección ante patógenos19. O el probable significado adaptativo de la ictericia neonatal47, establecido recientemente.

Otros atributos fueron adaptativos, ya que evolucionaron bajo las condiciones del pasado, pero hoy parecen ser maladaptativos. La dentadura humana no está adaptada para una dieta rica en carbohidratos; las caries son su resultado moderno48. El abuso de drogas y la adicción se conectan a mecanismos adaptativos del placer; tales sustancias no estaban disponibles en el pasado, por lo menos en grandes cantidades49.

También algunos fenotipos pueden haber sido adaptativos hasta hace poco (eg: era pre-industrial), pero causan problemas en condiciones actuales, como vimos en el caso de algunas enfermedades vasculares, a consecuencia del escaso ejercicio y la dieta abundante en grasas. El síndrome de muerte súbita50 y el llanto cólico en infantes51 pueden ser aquí interpretados como consecuencias de la moderna separación nocturna entre madre e infante. Y también el asma infantil, como consecuencia de la reducción en la carga de gusanos parásitos52.

Otros fenotipos parecen ser favorables, pero su valor adaptativo es difícil de comprender, con lo que medidas apresuradas pueden oscurecer sus efectos positivos. Por ejemplo, las náuseas en el embarazo parecen prevenir la ingesta materna de toxinas dañinas para el embrión, especialmente al tercer mes53. También se han propuesto hipótesis explicativas nuevas para la otitis media infantil54 y para los problemas asociados al difícil parto humano55.

Respecto de polimorfismos genéticos, se sabe que existen alelos nuevos adaptativos que todavía no se fijan en toda la población, como los de habilidad para digerir lactosa en adultos; así, grandes sectores todavía presentan el alelo original que induce intolerancia56. También existen genes de resistencia al VIH, pero su selección ha sido lenta57.

Las mutaciones dominantes deletéreas surgen espontáneamente o pueden presentar postergación en la edad de inicio de la enfermedad, disminuyendo así su exposición a la selección. Es el caso del síndrome de Down, corea de Huntington, distrofia miotónica, neurofibromatosis y especialmente cáncer. En este caso, se han elaborado explicaciones evolutivas causales novedosas para la comprensión de cánceres como los de próstata y de mama58. Hay también mutaciones recesivas deletéreas que pueden estar en balance selección-mutación, donde la selección es demasiado débil como para remover aquéllas de baja frecuencia. Es el caso de la fenilquetonuria, enfermedad de Tay-Sachs, deficiencia de antitripsina alfa, fibrosis quística, talasemia beta, síndrome de Bloom, ceguera al color y hemofilia A. En algunos casos, se sabe que estos genes otorgan ventaja selectiva bajo ciertas condiciones, como el clásico ejemplo de la anemia falciforme frente a malaria.

Un campo relativamente amplio de explicaciones causales es el de los conflictos genéticos, como el que se produce entre madre e hijo durante el embarazo59, o en las diversas explicaciones de la posible función adaptativa de la menopausia46, particularmente la llamada hipótesis de la abuela60. O también en especificaciones respecto de cuál es efectivamente la unidad de selección; por ejemplo, la atresia de oocitos ha sido interpretada como adaptación para eliminar mitocondrias dañadas por mutaciones61.

Finalmente, la psiquiatría y la psicología se han visto enriquecidas al considerar la evolución8,62,63. Por ejemplo, las emociones son parte importante de la conducta, y evidencian sentimientos internos primero, y después expresiones faciales, ciertas palabras que usamos64, tono de voz, respiración, e incluso postura corporal65. Hasta hace poco, se pensaba que las expresiones faciales tenían un alto componente aprendido o cultural. Recientemente se ha concluido que las expresiones del rostro humano son universales, productos de nuestra evolución66. Por tanto, no son voluntarias, y generalmente las reconocemos sin aprendizaje, aunque podamos enmascararlas, o atenuarlas en expresión. Es decir, las emociones pertenecen al dominio biológico67, y evolucionaron para prepararnos a enfrentar eventos vitales68. Las llamadas emociones negativas (rabia, temor, tristeza, disgusto) focalizan para la pronta respuesta y la subsiguiente acción. Por su parte, las emociones positivas (alegría, gozo, plenitud) tienen efectos sanadores, ampliando conciencia y creatividad69. Algunas son fugaces; pero la mayoría tienen claro sustrato neurológico y hormonal70. Entidades psiquiátricas como depresión, ansiedad y estrés71 son ahora mejor explicadas evolutivamente. Incluso, algunos sostienen que esto constituye un cambio paradigmático en psiquiatría72.

Algunas críticas a la Medicina Evolucionaria consideran a las múltiples hipótesis planteadas como de bajo contenido empírico-experimental, con escasas pruebas rigurosas, es decir demasiada especulación y pocos datos. Tales críticas a veces han sido examinadas y evaluadas explícitamente73. En cualquier caso, la verificación rigurosa constituye el mayor desafío para la Medicina Evolutiva en sus cortos doce años de desarrollo, junto con su consolidación al integrar diversos campos emergentes de las ciencias biomédicas. Estas integraciones y la emergencia de nuevas interdisciplinas constituyen una clara tendencia histórica de fines del siglo XX (Figura 1).


 

Figura 1. Diagrama de relaciones entre diversas ciencias. A) Escasa integración probablemente a mediados del siglo XX. B) Creciente integración a comienzos del tercer milenio. (Modificada para las Ciencias Médicas a partir de Penn 200375).

En perspectiva sintética, la Medicina Evolucionaria propone ahora considerar seriamente tres premisas fundamentales24: 1. El genoma y los fenotipos humanos fueron seleccionados para ambientes paleolíticos, los que resultan muy diferentes a los actuales. 2. La evolución cultural es ahora demasiado rápida con respecto a los lentos ajustes genético-adaptativos, o sea, existe disociación entre nuestros genes y nuestras vidas actuales. 3. Este desajuste entre nuestra biología paleolítica y nuestro actual estilo de vida fomenta el desarrollo de diversas enfermedades (por ejemplo: senescencia, cáncer reproductivo y otras enfermedades de la civilización).

 

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Agradecimientos

Este trabajo ha sido financiado parcialmente por el Proyecto ICIDR AI-45452, NIAID, National Institutes of Health, Bethesda, US. Agradezco a E Lagos la revisión del manuscrito final.

 

Correspondencia a: Dr. Angel E Spotorno. Casilla 70061, Santiago 7, Chile. Fax: 7373158. . E-mail: aspotorn@med.uchile.cl

Recibido el 30 de abril, 2004. Aceptado el 18 de junio, 2004.

 

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