Respuestas (LXXV): ¿Por qué unos animales son más longevos que otros?

Me da la impresión de que he estado escribiendo una cantidad desmesurada de entradas relacionadas con la astronomía, así que he pensado que no estaría mal darle variedad blog con una pregunta que me envió Marco Alfonso a jordipereyra@cienciadesofa.com: ¿Por qué unos animales viven más tiempo que otros?

O, expresando la pregunta de una manera más tiquismiquis, ¿qué es lo que determina la longevidad de una especie?

Y, para variar, habrá que poner algo de contexto para responder a la pregunta de hoy, lo que significa que primero toca hablar sobre por qué envejecemos.

Todas las formas de vida complejas que se pueden encontrar en nuestro planeta son organismos multicelulares que, como su nombre sugiere, están hechos de diferentes tipos de células que llevan a cabo funciones distintas. Los vertebrados nos movemos de un lado a otro con ayuda de nuestras células musculares (apoyadas sobre una estructura formada por células óseas) que reciben señales a través de las células nerviosas. Todo este amasijo de tejidos está cubierto por las células cutáneas que nos protegen de los patógenos del entorno y… Bueno, la lista es larga, pero creo que estos ejemplos nos sirven para hacernos una idea de cómo funciona eso de la multicelularidad.

Una célula individual. (Fuente)

Pero, curiosamente, la esperanza de vida de la mayor parte de las células que nos componen es mucho menor que la de nuestro cuerpo en conjunto.

¿Y entonces por qué vivimos tantos años, si nuestras células mueren antes que nosotros?

Pues porque las células se están reproduciendo constantemente, relegando sus funciones a su descendencia. Si dejaran de reproducirse, nuestros órganos empezarían a fallar tan pronto como la primera generación de células muriera. Teniendo en cuenta que hay pocos órganos de los que nuestro cuerpo pueda prescindir, eso limitaría mucho nuestra esperanza de vida.

Las células se reproducen mediante la mitosis, un mecanismo mucho más complejo de lo que pueda explicar aquí pero, en cualquier caso, lo importante de cara a la entrada de hoy es que, durante este proceso, las células hacen una copia su material genético para dividirse en dos células distintas.

La división constante de las células asegura que nuestros tejidos siempre cuenten con células jóvenes que sean capaces de cumplir su función a medida que las viejas van muriendo, lo que permite alargar la vida del tejido en conjunto más allá de la esperanza de vida de cada célula individual que contiene.

Curiosamente, esto significa que todas las células que componen nuestros órganos se habrán renovado por completo cada cierto tiempo. Por ejemplo, debido a las condiciones corrosivas de su entorno, las células que recubren las paredes de nuestros estómagos son sustituidas en periodos de entre 2 y 9 días. Las células cutáneas, por su parte, viven entre 10 y 30 días desde que se forman bajo la epidermis hasta que llegan, ya muertas, a la superficie.

Las fases por las que pasa una célula cutánea. (Fuente)

También tenemos células más longevas, claro: nuestros glóbulos rojos se renuevan cada 4 meses, las células del hígado lo hacen en periodos de entre 6 meses y un año y nuestras queridas células adiposas (las que almacenan la grasa) tardan hasta 8 años en renovarse por completo.

Ah, vale, por eso se dice que cada 7 o 10 años somos una persona completamente nueva, ¿no?

Bueno, aunque es verdad que la mayor parte de las células de nuestro cuerpo se habrán renovado cada pocos años, tenemos algunos tipos que nos acompañan durante toda la vida, como por ejemplo las neuronas del sistema nervioso central, las células del cristalino de nuestros ojos o los óvulos, en el caso de las mujeres.

Pero, bueno, volvamos al camino que nos permitirá responder a la pregunta de Marco Alfonso.

La cuestión es que la mitosis no es un sistema perfecto y, por mucho que nos pese, las células se pueden equivocar mientras hacen la copia del código genético que le entregarán a su descendiente. Como resultado, las células que heredan este código defectuoso pueden contener errores en su ADN que les impiden funcionar como deberían.

¿Qué quieres decir con “errores”? ¿Cómo puede “fallar” el código genético?

Ah, sí, perdona, voz cursiva. Es que resulta que toda la información que contiene el ADN está codificada en forma de una larga secuencia de parejas de cuatro moléculas diferentes (citosina, guanina, adenina y timina). A cada una de estas parejas se le llama par base, mientras que la secuencia de pares de bases que determina una característica concreta de un organismo es un gen.

(Fuente)

Por tanto, si una célula no copia esta larga secuencia de moléculas en el orden apropiado durante la mitosis, las instrucciones contenidas en sus genes se pueden ver alteradas. Y eso es malo porque, si empiezan a seguir instrucciones erróneas, las células dejan de funcionar correctamente y provocar una gran cantidad de problemas en un organismo multicelular.

Vale, eso lo entiendo, pero, ¿cómo se supone que se pueden “equivocar” las células al transcribir su material genético?

Es un fenómeno en el que hay varios procesos implicados y que aún se sigue estudiando, pero parece que existen dos causas principales.

Por un lado, las células cuentan con un mecanismo llamado metilación que les permite introducir unas moléculas llamadas metilos entre la secuencia de pares de bases para indicar si un trozo concreto del código genético debe ser “leído” o no por la célula. De esta manera, las células pueden inactivar ciertas secuencias de pares de bases y evitar que se manifiesten genes potencialmente peligrosos. Pero, al parecer, la capacidad de metilar el ADN se vuelve menos efectiva con cada nueva generación de células y, como resultado, nuestras células empiezan a manifestar esos trozos de código genético erróneo con el tiempo, un proceso que se acelera aun más con la edad.

Por otro lado, en los extremos de los cromosomas están los telómeros, unos fragmentos de ADN que no contienen información y que sirven para proteger las partes finales del ADN del deterioro durante la mitosis. Pero resulta que los telómeros se van acortando después de cada división celular de modo que, a medida que envejecemos, la información de los extremos de nuestro código genético se empieza a deteriorar, permitiendo la propagación de aun más errores.

(Fuente)

De nuevo, se trata de un tema mucho más complejo de lo que pueda abarcar pero, en cualquier caso, lo que hay que tener presente en la entrada de hoy es que existen mecanismos que hacen que, con el tiempo, cada generación de células acumule nuevos errores de manera que, poco a poco, dejan de funcionar como deberían. Y, básicamente, de eso trata envejecer…  A nivel biológico, claro.

¿Y cuáles son esos problemas que causa el deterioro del ADN de nuestras células?

El deterioro del material genético se traduce en una mayor incidencia de problemas de salud característicos de la vejez. En el caso de los seres humanos, estos problemas derivados del daño genético abarcan desde enfermedades inflamatorias, pasando por la diabetes de tipo 2 y hasta el alzheimer. Aunque el resultado más conocido de esta degradación del material genético de las células es el cáncer, que se produce cuando una célula que contiene instrucciones erróneas se empieza a reproducir sin control. No es de extrañar, entonces, que la principal causa de cáncer sea la edad (como comentaba en esta otra entrada):

Aunque los malos hábitos de vida y la contaminación no ayudan a mejorar este gráfico, por supuesto. (Fuente)

Eso sí, habréis notado que no todo el mundo sufrirá todas estas enfermedades derivadas del daño del ADN a lo largo de su vida. Esto se debe a que hay cierto componente estadístico en la aparición de unos u otros errores del ADN durante nuestras vidas. De hecho, este es el motivo por el que resulta poco intuitivo que los organismos más grandes tengan una probabilidad similar a la de los más pequeños de desarrollar estas enfermedades derivadas de la vejez.

Un buen ejemplo de esta “anomalía” estadística es el cáncer, cuya incidencia ronda entre el 20% y el 46% entre todas las especies, independientemente de su tamaño. Por ejemplo, las ballenas tienen unas tasas de cáncer menores que los humanos, pese a que su masa es cientos de veces mayor.

No te sigo, ¿por qué iba a ser eso poco intuitivo?

Pues porque, por el mero hecho de estar compuestas por más células, parece lógico que las especies más grandes deberían tener una probabilidad más alta de sufrir una mayor cantidad de errores genéticos y, por tanto, deberían envejecer más deprisa y morir antes. Pero eso no es lo que observamos. De hecho, en realidad ocurre todo lo contrario: los animales más grandes tienden a ser más longevos que los pequeños.

Vale, sí, suena raro. ¿Y eso por qué es?

Pues me va muy bien que te intereses, voz cursiva. Para resolver el misterio que hoy nos ocupa, basta con tener en cuenta una idea muy simple: la selección natural favorece a los organismos que tienen un mayor éxito reproductivo.

Desde que empezó la vida en la Tierra, las ligeras variaciones genéticas que aumentaban las probabilidades de sobrevivir de un animal han ido pasando de generación en generación de manera más frecuente, moldeando poco a poco los cuerpos de las distintas especies. Algunos animales sobrevivían más a menudo gracias a su pequeño tamaño, que les permitía pasar desapercibidos ante sus depredadores o reducir su gasto calórico en un entorno pobre en nutrientes. Como resultado, el tamaño de sus descendientes, hijos de los individuos más pequeños que sobrevivían más a menudo, iba reduciéndose con el tiempo.

Los cuerpos pequeños tienen la ventaja adicional de que, al contener pocas células, pueden desarrollarse muy rápidamente en su fase embrionaria y alcanzar la madurez sexual muy deprisa, lo que permite a la especie generar individuos nuevos a un ritmo muy elevado, asegurando su supervivencia.

Pero aumentar el tamaño de tu cuerpo también puede ser una buena estrategia evolutiva.

En la naturaleza, los organismos grandes pueden ahuyentar a los depredadores con facilidad, pero esta ventaja viene con un precio: los animales que tienen un cuerpo más masivo también tardan más tiempo en gestarse, crecer y alcanzar la madurez sexual para tener descendencia, de modo que la longevidad es un atributo necesario para su supervivencia.

Pero, como hemos visto, tener más células no hace más que aumentar la probabilidad de que los errores producidos por su división generen alguna enfermedad que ponga en peligro la vida del organismo. Por tanto, sin un mecanismo que les permita mantener a raya los errores derivados de la reproducción celular, los organismos más grandes no podrían sobrevivir el tiempo suficiente como para alcanzar la madurez y tener descendencia.

Por este motivo, la evolución sólo permite la existencia de las especies grandes si han desarrollado mutaciones que les permitan compensar el daño celular derivado de la longevidad y, por tanto, evitar de manera más efectiva las enfermedades que derivan de él. Un buen ejemplo de esta adaptación son los elefantes, que tienen hasta 20 genes diferentes encargados de suprimir el desarrollo de tumores, mientras que la mayor parte de los mamíferos (nosotros incluidos) tienen sólo uno.

Hay otros factores que contribuyen a la longevidad de los animales más grandes, por supuesto. Por ejemplo, las células de los organismos grandes suelen tener un tamaño mayor y dividirse más despacio que las de los animales pequeños, algo que minimiza la probabilidad de que se produzcan fallos durante la mitosis. Pero, en cualquier caso, parece que la selección natural es la causa principal.

O sea que, en conclusión, para responder a la pregunta de Marco Alfonsoalgunos animales viven más tiempo que otros principalmente porque la longevidad está estrechamente relacionada con la estrategia reproductiva de cada especie: los animales pequeños suelen madurar deprisa y producir una gran cantidad de descendencia en poco tiempo, así que la evolución favorece a los que tienen una vida corta, mientras que los animales grandes necesitan más tiempo para desarrollarse y reproducirse. Como resultado, a los organismos grandes no les ha quedado más remedio que combatir el envejecimiento de sus células para vivir más tiempo.

Pero, ojo, que eso no significa que todos los animales grandes sean más longevos que los pequeños. Los loros, por ejemplo, pueden llegar a vivir hasta 80 años porque, en general, los pájaros son capaces de mitigar muy bien el daño oxidativo del ADN producido por los radicales libres, reduciendo la cantidad de errores que se desarrollan en su código genético a lo largo de sus vidas.

O sea que, aunque la tendencia general es que los animales más grandes sean más longevos que los pequeños, hay que tener en cuenta que otras diferencias de longevidad pueden haber surgido a partir de otros tipos de presiones evolutivas. De todos modos, espero que la entrada de hoy haya servido para que nos hagamos una idea general del origen evolutivo de estas diferencias de longevidad.

Más o menos. ¿Y ahora qué? A incordiar con la publicidad de tu libro, ¿verdad?

Pues no, mira, hoy traigo otras informaciones.

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14 pensamientos en “Respuestas (LXXV): ¿Por qué unos animales son más longevos que otros?”

  1. Muy interesante, sabes alguna vez leí que la velocidad de las especies también afecta su longevidad. Por ejemplo, las tortugas y perezosos viven mucho, los colibríes y guepardos vi en poco. Es por un tema de desgaste del corazón creo.

  2. Tengo una curiosidad, que pasaria si de alguna manera se pudiese detener el envejecimiento biologico de un niño de unos 10 años de edad, y cuando tuviese unos 40 o 50 pero su fisico fuera siempre el del mismo niño de 10, su pensamiento seria el mismo o sea como un niño que piensa en juegos y diversion o el tiempo habra hecho madurar su mente?, tiene el envejecimiento biologico que ver con la madurez de pensamiento o solo sera la experiencia que vamos adquiriendo a lo largo de los años?.

    1. Deteniendo el “envejecimiento” de un niño de 10 años el resultado sería una persona que no alcanzaría una mayor madurez a nivel intelectual que la del resto de niños de esa edad. En cambio, en individuos que hubieran completado su desarrollo intelectual (o que al menos hubieran llegado a un estadio más avanzado) si que podría “madurar su mente” o hacer uso de la experiencia, por así decirlo.

  3. pero ese “error” al copiarse no creo que pueda catalogarse como un error, si no mas bien un mecanismo diseñado para impedir la eternidad de los cuerpos, evitar la sobrepoblacion y asi permitir la existencia de nuevos individuos

    1. “…Diseñado”? El control de población ocurre sólo por falta de alimentos y depredación, a las especies les interesa reproducirse y vivir loas posible, nada más.

  4. Buenas! Me ha surgido una duda:
    Por qué la evolución favorece que los animales pequeños sean poco longevos? Entiendo que no sea necesario desde el punto de vista evolutivo que vivan mucho, ya que se reproducen rápido, pero me falta algo que me convenza de que sería más interesante para ellos vivir poco.
    Gracias!

    1. Creo que tiene que ver con los recursos, pues estos siempre son limitados.

      Si estos animales se reproducen demasiado rápido, acabarán por consumir todos los recursos y empezarán a comerse entre sí o competir violentamente (dependiendo de la dieta y comportamiento de estos) para sobrevivir.
      Una vez la población vuelve a descender (por muertes naturales, la propia falta de recursos y el canibalismo o la competencia autodestructiva) hay otra vez recursos para que el grupo perdure.
      Algo así sucede con, por ejemplo, las ratas de las alcantarillas.

      Si además de reproducirse rápidamente y consumir vorazmente los recursos, estos animales fueran muy longevos, se encontraría que al final no habrían descendientes y el grupo tendría una posibilidad de extinguirse.
      Esto se debe a que los individuos jóvenes, normalmente, son más débiles que los adultos ya desarrollados, pero estos últimos poseen menor capacidad reproductiva. Así, cuando el canibalismo o la competencia por los recursos comienza, solo sobreviven los más fuertes.

    2. Presumo que al vivir poco más rápido aparecen nuevas generaciones más posibilidades de adaptación y por ende más probabilidades de supervivencia.

  5. Hola Jordi, muy interesante tu entrada y como casi siempre muy muy bien explicado. Creo que tu divulgación es muy buena, y creéme, sigo a muchos que hacen esta labor tan buena para todos. Si alguna pega he de ponerte, y siempre buscando ser constructivo, es tu modo de explicar en los videos: transmites un poco sensación de pasotismo, de poca seriedad, creo que te falta explicar con más convicción. Pero vamos, es sólo mi opinión.
    No me gusta nada registrarme en los sitios pero en 20 minutos ya tienes mi voto. Enhorabuena y gracias por tu trabajo, es merece este reconicimiento y seguro que muchos más en el futuro.

  6. wenas, ¿es posible que un animal como el loro sea mas longevo por tener una descendencia genética de algún animal que si que alcanzara un tamaño mayor? Dicen que los pájaros vienen de los dinosaurios ¿sería un rasgo genético heredado hace millones de años y que ha perdurado a pesar de que por otras razones ambientales esa especie evolucionó para ser mas pequeña?

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