Toxinas Ambientales Y Sus Efectos Geneticos

Los seres vivos estamos expuestos a la acción de numerosos agentes potencialmente tóxicos, sean éstos físicos, químicos o biológicos, que provocan efectos fisiológicos, bioquímicos, patológicos y, en algunos casos, genéticos. La toxicología es la ciencia que estudia la interacción entre las toxinas ambientales y los sistemas biológicos.

La mayoría de las sustancias químicas presentes en el medio ambiente tienen origen artificial; es decir, son sintetizadas por el hombre. Sin embargo, existen cientos de venenos naturales generados por microorganismos, hongos, plantas y animales, que son muy tóxicos para otros seres vivos.

La exposición a los agentes tóxicos puede presentarse en forma aguda, es decir, en un solo episodio generalmente accidental, cuando ingresan al organismo cantidades elevadas de alguna toxina. Puede darse en forma crónica, si existe exposición continua a dosis bajas, que suele ir acompañada de su acumulación en el organismo, produciéndose la respuesta tóxica después de mucho tiempo.

La ruta o forma de ingreso al organismo es también variada: puede ser por inhalación, por vía digestiva o por contacto a través de la piel. La concentración de las sustancias químicas en el cuerpo puede medirse analizando la sangre, la orina y el pelo.

Los procesos que controlan el destino final de un compuesto químico en el ambiente son el transporte, la transformación y la transferencia del mismo. El transporte o movimiento de los agentes químicos en el ambiente se debe fundamentalmente a las fuerzas naturales, como el viento o el agua, cuya dirección y velocidad determinarán su concentración. La transformación es un cambio en la estructura física o química de un compuesto. Un compuesto químico puede pasar de sólido a líquido y de éste a gas, o transformarse por reacciones químicas como la oxidación y la reducción, procesos que se llevan a cabo en los organismos. Esto los puede activar o degradar. La transformación también se refiere a las interacciones de diversos agentes químicos en el ambiente y a las reacciones que bajo ciertas condiciones se realizan entre ellos.

La transferencia es el movimiento de los compuestos químicos en la biosfera: aire, agua, suelo y organismos vivos. Así, un agente químico presente en el agua puede volatilizarse, pasando al aire, ser luego transferido al suelo por acción de la lluvia y de allí incorporarse a la cadena alimenticia.

El resultado neto de estas transferencias es una amplia distribución de toxinas en el medio ambiente, y por lo tanto, el aumento del riesgo de exposición.

Por lo general, los agentes quimicos que son solubles en agua son menos peligrosos que los que son insolubles, debido a que suelen ser menos volatiles, mas moviles y biodegradables.

La respuesta de los organismos ante las toxinas depende de varios factores, siendo los más importantes las propiedades específicas, físicas y químicas del compuesto y la cantidad a la que estén expuestos. Esta relación dosis-respuesta es un criterio que suele establecerse con los organismos empleados en el ensayo. Los seres vivos tienen, pues, la capacidad de degradar y eliminar muchos compuestos extraños. Sin embargo, cuando la absorción es mayor que la excreción, el agente químico tiende a acumularse en cantidades elevadas, y mostrar un efecto tóxico.

Se conoce como metabolismo al conjunto de reacciones químicas a las que son sometidas las sustancias absorbidas por los seres vivos, ya sea para la obtención de energía o la construcción de elementos estructurales. El agua y el alimento no tratado, así como el aire, contienen muchas sustancias que no son necesarias para la vida y que pueden ser tóxicas; aun el oxígeno en cantidades elevadas es tóxico. La estructura química de los compuestos nutritivos naturales y de los metabolitos intermedios es muy variada, de modo que la maquinaria celular está provista de numerosos catalizadores, o enzimas, que hacen frente a esta gran diversidad de productos químicos de la dieta.

Por ejemplo, el pesticida malatión, que por cierto el hombre emplea para combatir los piojos, se hidroliza en los seres humanos, produciéndose un compuesto estable que posteriormente se conjuga y se elimina por la orina. En cambio en los insectos, este mismo pesticida se oxida y el producto intermedio inhibe a una enzima, la colinesterasa, que es necesaria para la neutrotransmisión química de los impulsos nerviosos mediados por la acetilcolina. Ello provoca la parálisis neuromuscular y la muerte del insecto. Existen también diferencias importantes en la respuesta de los individuos de una misma especie. El sexo es otro elemento por considerar, ya que en algunas especies los machos excretan más eficientemente que las hembras algunos tóxicos.

La genética como ciencia se inicia formalmente con los principios y reglas analíticas propuestas en 1865 por el monje agustino Gregorio Mendel, quien presentó en la Sociedad de Historia Natural de Brno el resultado de sus experimentos acerca de la hibridación en plantas, y postuló las leyes de transmisión de los caracteres hereditarios discretos.

Hoy día la herencia es un fenómeno natural para todos. Sin embargo, se trata de una ciencia joven; el cuerpo de conocimientos que integran a la ciencia que estudia a los genes y su variación, la genética, se han acumulado en este siglo. Las unidades funcionales de la herencia, los genes, constituyen el centro de estudio de la genética, al igual que su transmisión de generación en generación, sus propiedades básicas, las fuentes de variación naturales o artificiales que existen y de cómo se reflejan éstas en los individuos y en las poblaciones.

Las características biológicas que se observan en los seres vivos, tales como forma, color, talla, capacidad metabólica, funciones bioquímicas, etc., están bajo control genético. Por lo tanto, los genes controlan miles de reacciones químicas que se presentan en los organismos.

Los genes interactúan con el medio para producir un carácter o rasgo, llamado fenotipo. Así, dos individuos con genotipo idéntico (como los gemelos monocigóticos) se desarrollan de manera distinta en dos ambientes diferentes, de la misma manera que dos individuos con genotipo diferente (como los hermanos) se desarrollan de forma distinta en el mismo ambiente.

El genotipo permanece constante durante la vida del organismo. Sin embargo, el fenotipo cambia continuamente en función del tiempo y de la secuencia peculiar de medios interno y externo a los que está expuesto el individuo en su historia particular.

Los seres vivos se clasifican en procariontes y eucariontes, de acuerdo con su organización celular. Los procariontes son organismos unicelulares en los cuales los genes se encuentran localizados en una estructura generalmente circular, desnuda y libre en el citoplasma, llamada cromosoma o genóforo. En cambio, los eucariontes son aquellos seres vivos que presentan en sus células al menos un núcleo rodeado por una membrana nuclear, en el cual queda albergado el material genético que siempre está asociado a proteínas específicas (histonas), formando un complejo que se denomina cromatina.

Los procariontes poseen un solo cromosoma circular o nucleoide y se reproducen mediante una división celular después de que el cromosoma se ha duplicado. Entre los eucariontes, el cromosoma tiene forma de varilla y se presentan más de dos cromosomas en número característico para cada especie. En estos últimos se presentan los fenómenos de dominancia y recesividad debido a que los cromosomas se presentan por pares (diploidia). Los procariontes son haploides, es decir, el genoma es único.

Los eucariontes pueden estar formados por una o por muchas células. Las formas de división celular pueden ser asexuales, es decir, que un solo progenitor se divide en dos, generándose dos células iguales, o bien a partir de estacas, como ocurre entre las plantas frutales. La forma de reproducción sexual implica la unión de dos gametos o células sexuales provenientes de dos progenitores distintos. Los eucariontes que presentan reproducción sexual poseen en su organismo células que conforman al cuerpo, o somáticas, en las que se mantiene el número cromosómico característico de la especie, ya que antes de dividirse duplican sus cromosomas, los que se distribuyen en forma igual a las células hijas. Este proceso se llama mitosis, y es distinto a la meiosis, en la cual se forman las células sexuales o gametos. Una célula se divide dos veces, en tanto que el material genético se duplica una sola vez, de manera que a partir de una célula diploide se obtienen cuatro células haploides. Es decir, el número cromosómico característico de la especie queda reducido a la mitad.

La fusión de los gametos masculino y femenino restituye el número diploide de la especie, a partir del huevo o cigoto. Este va dividiéndose por mitosis sucesivas hasta que se produce el nuevo organismo, el cual estará formado por células somáticas diploides y por gametos haploides. Cuando vuelven a unirse los gametos por fecundación se restituye el complemento diploide.

La mitosis es esencialmente un proceso conservativo, ya que a partir de una célula diploide se forman dos células hijas iguales con idéntico complemento cromosómico. La meiosis es el proceso que genera variabilidad entre los organismos de una misma especie; en ella los cromosomas intercambian información genética. Este fenómeno, llamado recombinación, da origen a productos en combinaciones distintas de las parentales; el número y el sitio en el que se producen los intercambios de material genético en los gametos nunca es igual de una meiosis a otra. Este mecanismo permite explicar la razón por la cual no

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