Necesarios y suficientes son elementos esenciales para construir causalidad en biología. Después del agua, las proteínas son el segundo componente más grande de los tejidos humanos. Los aminoácidos, sus componentes básicos, son necesarios para la síntesis de proteínas. Al retirar completamente los aminoácidos de su medio de cultivo y luego volver a agregarlos individualmente o en mezclas, el papel en cuestión (1) explora cuánto y qué aminoácidos son suficientes para mantener la síntesis de proteínas en un par de líneas celulares cultivadas in vitro .
Una forma de contemplar lo necesario y suficiente en biología sería considerar si la causa sospechada siempre precede al resultado (es necesario) y si la causa sospechada siempre produce un resultado (¿es suficiente?).
Breve historia de causalidad en biomedicina
¿Cómo separar el azar de la causalidad en biología? Considera la aspirina y el dolor. Tiene dolor, toma aspirina, desaparece el dolor, es decir, claramente secuencial , un precepto clave de la causalidad (2). Aunque tragar aspirina no siempre produce alivio del dolor, lo ha hecho tantas veces en suficientes personas como para que su asociación no sea casual ni casual.
La causalidad entró en el campo de la biomedicina con los postulados de Henle-Koch (postulados de Koch – Wikipedia), comúnmente atribuida a Friedrich Gustav Jakob Henle – Wikipedia en 1840 y Robert Koch, su alumno, en 1890 (3). Estos postulados fueron instrumentales para esclarecer la relación causal entre un microbio particular y una enfermedad específica, y para llevar el rigor científico a la medicina a través de la noción de causalidad. Aunque estos postulados no han resistido la prueba del tiempo sin modificaciones, habiéndose sometido a numerosas revisiones y se han visto acribillados con innumerables advertencias (4, 5, 6, 7), sin embargo, personifican un revolucionario avance científico que finalmente transformó la medicina. Como dice Robert Sackstein (8),
‘Los postulados de Koch infundieron rigor científico en la medicina, alterando la base cultural de la ciencia médica desde la de la observación / asociación / correlación hacia una basada en relaciones causales que producen ideas mecanicistas’
Un ejemplo destacado reciente es el ganador del Premio Nobel de Fisiología / Medicina 2005 Barry Marshall – Wikipedia retratado en la dramatización hagiográfica desvergonzadamente a continuación (9) como una especie de buscador de la verdad último que no dudó en infectarse a sí mismo para demostrar Helicobacter pylori – Wikipedia causó úlcera péptica.
Hoy, esta noción de causalidad impregna todo el panorama de la investigación biomédica, otorgando primacía a las preguntas sobre el mecanismo de acción. Incluso en Epidemiología – Wikipedia, donde la noción de causalidad por lo general permanece insensata en el mejor de los casos, postulados como los criterios de Bradford Hill – Wikipedia, originalmente formulada por Austin Bradford Hill – Wikipedia, intentan descifrar una asociación causal entre múltiples factores y un resultado biológico particular, típicamente enfermedad (10).
Problemas con la causalidad biológica o por qué era necesario y suficiente llegar a ser
En su forma más simple, la causalidad se puede expresar como A causa B. Por ejemplo, paso debajo de una cascada (A), mojarse (B). Sin embargo, tales relaciones relativamente simplistas y lineales suelen ser atípicas y no la norma en biología.
- Imagine un escenario en el que una bacteria particular debe adquirir una isla de patogenicidad: Wikipedia a través de la transferencia de genes horizontal de segmentos de genes discretos para convertirse en virulento ( necesario ) para un animal en particular y hacerlo siempre debe producir Virulencia – Wikipedia ( suficiente ). La suficiencia es, por lo tanto, un requisito mínimo para recapitular una característica biológica, en este caso, la virulencia.
- La adquisición de una isla de patogenicidad en este caso particular podría ser tanto necesaria como suficiente para otorgar virulencia si los experimentos demostraran que la inactivación de los genes dentro de esta causa una pérdida mensurable de virulencia (11).
La causalidad se vuelve aún más difícil de descifrar en epidemiología.
- Por ejemplo, una relación entre fumar (A) y cáncer de pulmón (B) ahora está bien establecida. Sin embargo, decir fumar causa cáncer de pulmón no es estrictamente preciso porque no todos los fumadores desarrollan cáncer de pulmón, que por cierto también puede ocurrir en aquellos que nunca han fumado. La realidad es que fumar no es suficiente para inducir cáncer de pulmón, pero puede aumentar la probabilidad de desarrollarlo. Por lo tanto, fumar puede ser algo necesario pero no suficiente para causar cáncer de pulmón , simplemente porque es más común entre los fumadores que entre los no fumadores.
- Otro ejemplo de causa y efecto del cáncer es el caso del VPH (infección por virus del papiloma humano – Wikipedia) (A) y el cáncer de cuello uterino – Wikipedia (B), donde la asociación es mucho más fuerte aunque no absoluta, ya que no todas las infecciones por VPH cáncer. La OMS afirma (12)
“Casi todos los casos de cáncer de cuello uterino pueden ser atribuibles a la infección por VPH”.
Dichos ejemplos ayudan a descomponer la causalidad biológica en dos componentes distintos,
- ¿El VPH (A) siempre precede al cáncer de cuello uterino (B), es decir, un problema de necesidad? Aquí la respuesta es un sí calificado.
- ¿El VPH (A) siempre produce cáncer de cuello uterino (B), es decir, problema de suficiencia? Aquí la respuesta es no.
En un ejemplo reciente, al eliminar cuidadosamente ~ 5400 genes en levadura de dos en dos, creando ~ 23 millones de cepas de levadura en una odisea de 17 años, los biólogos de la Universidad de Toronto identificaron aquellos genes que cuando se eliminaron como pares, causaron enfermedad o muerte (13, ver debajo de 14), es decir, ambos son necesarios y suficientes para la viabilidad. ~ 1000 genes de levadura ya son conocidos por ser esenciales para la viabilidad individual. Este proceso descubrió ~ 3300 genes adicionales.
Al evaluar la contribución relativa de cada factor involucrado en un proceso biológico particular y, por lo tanto, ayudar a determinar con mayor precisión la naturaleza de su participación, lo necesario y suficiente se convierten en los medios críticos para intentar establecer la causalidad biológica. Esto se debe a que a diferencia de los ejemplos que hicieron de la Bacteriología del siglo XIX su Edad de Oro, la mayoría de los fenómenos y enfermedades biológicas no pueden reducirse a una causa y efecto simple y lineal entre un agente particular (causa, A) y resultado biológico (efecto, B). Más bien, la mayoría implica la interacción de factores múltiples, superpuestos, incluso redundantes, no necesariamente contemporáneos, donde muchos de ellos pueden ser necesarios pero no suficientes.
El valor de la causalidad en biomedicina
El filósofo inglés RG Collingwood – Wikipedia declaró (15),
‘La causa de un evento en la naturaleza es el mango, por así decirlo, por el cual podemos manipularlo’
La esperanza es el mayor detalle con el que los factores biológicos se pueden analizar como necesarios y / o suficientes, mayor capacidad para comprender mejor dónde , cuándo , cómo actuar, intervenir y / o manipular qué (16) prevenir mejor, tratar o curar enfermedades
Bibliografía
1. Hara, Kenta, et al. “La suficiencia de aminoácidos y mTOR regulan la p70 S6 quinasa y eIF-4E BP1 a través de un mecanismo efector común”. Journal of Biological Chemistry 273.23 (1998): 14484 – 14494. Suficiencia de aminoácidos y mTOR regulan p70 S6 quinasa y eIF-4E BP1 a través de un mecanismo efector común
2. Morabia, Alfredo. “Hume, Mill, Hill y el enfoque epidemiológico sui generis de la inferencia causal”. Revista estadounidense de epidemiología 178.10 (2013): 1526-1532. Hume, Mill, Hill y Sui Generis Enfoque epidemiológico de la inferencia causal
3. Evans, Alfred S. “Causation and disease: Un viaje cronológico The Thomas Parran Lecture”. American Journal of Epidemiology 108.4 (1978): 249-258.
4. Fredericks, DN y David A. Relman. “Identificación basada en secuencias de patógenos microbianos: una reconsideración de los postulados de Koch”. Clinical microbiology reviews 9.1 (1996): 18-33. http://cmr.asm.org/content/9/1/1…
5. Falkow, Stanley. “Los postulados de Molecular Koch se aplicaron a la patogenicidad bacteriana, un recuerdo personal 15 años después”. Nature Reviews Microbiology 2.1 (2004): 67-72. http://faculty.ucmerced.edu/kjen…
6. Gradmann, Christoph. “Un espíritu de rigor científico: los postulados de Koch en la medicina del siglo XX”. Microbios e infección 16.11 (2014): 885-892.
7. Byrd, Allyson L. y Julia A. Segre. “Adaptando los postulados de Koch”. Science 351.6270 (2016): 224-226.
8. Sackstein, Robert. “Cumpliendo los postulados de Koch en glycoscience: HCELL, GPS y glicobiología traslacional”. Glycobiology (2016): cww026. HCELL, GPS y translational Glycobiology
9. Marshall, Barry. “Conexiones de Helicobacter”. ChemMedChem 1.8 (2006): 783-802. https://www.researchgate.net/pro…
10. Hill, Austin Bradford. “El ambiente y la enfermedad: ¿asociación o causalidad?” Procedimientos de la Sociedad Real de Medicina 58.5 (1965): 295. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc…
11. Falkow, Stanley. “Los postulados de Molecular Koch se aplicaron a la patogenicidad microbiana”. Revisión de Enfermedades Infecciosas 10. Suplemento 2 (1988): S274-S276. http://mbib.med.harvard.edu/page…
12. Virus del papiloma humano (VPH) y cáncer de cuello uterino
13. Costanzo, Michael, et al. “Una red global de interacción genética mapea un diagrama de cableado de la función celular”. Science 353.6306 (2016): aaf1420. Una red global de interacción genética mapea un diagrama de cableado de la función celular
14. Mapa genético gigante muestra vínculos ocultos de la vida | Revista Quanta
15. Collingwood, RG “Causalidad en la ciencia natural práctica”. RG. Collingwood, un ensayo sobre metafísica. Edición revisada. R Martin, ed (1940): 286-312.
16. Gillies, Donald Angus. “Establecimiento de causalidad en medicina y postulados de Koch”. (2016). http://ijhpm.org/index.php/IJHPM…
