¿El retorno de Lamarck?: Investigadores prueban que heredamos más que sólo genes

Somos más que la suma de nuestros genes. Mecanismos epigenéticos modulados por señales ambientales como la dieta, la enfermedad o el estilo de vida tienen un papel importante en la regulación del ADN, determinan el encendido y apagado de nuestros genes. Se ha debatido durante mucho tiempo si las modificaciones epigenéticas acumuladas a lo largo de toda la vida pueden cruzar la frontera de las generaciones y heredarse a los hijos(as) o incluso a los nietos(as). Ahora los investigadores(as) del Instituto Max Planck de Inmunobiología y Epigenética en Friburgo (Alemania) muestran pruebas sólidas de que no sólo el propio ADN heredado sino también las instrucciones epigenéticas heredadas contribuyen a regular la expresión génica en la descendencia. Además, las nuevas ideas del Laboratorio de Nicola Iovino describen por primera vez las consecuencias biológicas de esta información heredada. El estudio demuestra que la memoria epigenética de la madre es esencial para el desarrollo y la supervivencia de la nueva generación.

Los seres humanos tienen más de 250 tipos de células diferentes. Todos contienen exactamente las mismas bases de ADN en exactamente el mismo orden; Sin embargo, el hígado o las células nerviosas se ven muy diferentes y tienen diferentes habilidades. Lo que hace la diferencia es un proceso llamado epigenética. Las modificaciones epigenéticas rotulan regiones específicas del ADN para atraer o mantener alejadas las proteínas que activan los genes. Por lo tanto, estas modificaciones crean, paso a paso, los patrones típicos de secuencias de ADN activas e inactivas para cada tipo de célula. Por otra parte, contrariamente a la secuencia fija de “letras” en el ADN, marcas epigenéticas también pueden cambiar a lo largo de la vida y en las respuestas al medio ambiente o estilo de vida. Por ejemplo, fumar cambia el maquillaje epigenético de las células del pulmón, eventualmente conduciendo al cáncer. Otras influencias de estímulos externos como el estrés, la enfermedad o la dieta también se supone que se almacenan en la memoria epigenética de las células.

Se ha pensado durante mucho tiempo que estas modificaciones epigenéticas nunca cruzan la frontera de generaciones. Los científicos asumieron que la memoria epigenética acumulada a lo largo de la vida se borra completamente durante el desarrollo de espermatozoides y células de óvulos. Recientemente, un puñado de estudios movió a la comunidad científica mostrando que las marcas epigenéticas pueden ser transmitidas a lo largo de generaciones, pero exactamente cómo, y qué efectos tienen estas modificaciones genéticas en la descendencia aún no se entiende. “Vimos indicios de herencia intergeneracional de información epigenética desde el surgimiento de la epigenética a principios de los 90. Por ejemplo, estudios epidemiológicos revelaron una correlación sorprendente entre el suministro de alimentos de los abuelos y un mayor riesgo de diabetes y enfermedad cardiovascular en sus nietos. Entonces, varios informes sugieren la herencia epigenética en diferentes organismos, pero los mecanismos moleculares eran desconocidos “, dice Nicola Iovino, autor correspondiente en el nuevo estudio.

Epigenética entre las generaciones

Él y su equipo en el Instituto Max Planck utilizan moscas de la fruta para explorar cómo las modificaciones epigenéticas se transmiten de la madre al embrión. El equipo se centró en una modificación particular llamada H3K27me3 que también se puede encontrar en los seres humanos. Altera la llamada cromatina, el empaquetamiento del ADN en el núcleo celular, y se asocia principalmente a la represión de la expresión génica.

Los investigadores de Max Planck descubrieron que las modificaciones de H3K27me3 que marcaban el ADN de la cromatina en los óvulos de la madre seguían presentes en el embrión después de la fecundación, aunque se borraran otras marcas epigenéticas. “Esto indica que la madre le pasa sus marcas epigenéticas a su descendencia, pero también estábamos interesados en si esas marcas están haciendo algo importante en el embrión”, explica Fides Zenk, primer autor del estudio.

Célula de un huevecillo de una mosca de fruta hembra en la que H3K27me3 se hizo visible a través de tinción verde. Esta célula, junto con el esperma, contribuirá a la formación de la próxima generación de moscas. En la esquina superior derecha se representa un pre-núcleo materno y paterno antes de su fusión durante la fecundación. La coloración verde de H3K27me3 aparece exclusivamente en el pre-núcleo materno, lo que indica que sus instrucciones epigenéticas se heredan en la siguiente generación. Crédito: MPI of Immunobiology a. Epigentics / F. Zenk

Las marcas epigenéticas heredadas son importantes para la embriogénesis

Por lo tanto los investigadores utilizaron una variedad de herramientas genéticas en moscas de la fruta para quitar la enzima que coloca marcas de H3K27me3 y descubrieron que los embriones que carecían de H3K27me3 durante el desarrollo temprano no podían desarrollarse al final de la embriogénesis. “Resultó que, en la reproducción, la información epigenética no sólo se hereda de una generación a otra, sino que también es importante para el desarrollo del propio embrión“, dice Nicola Iovino.

Cuando tuvieron una mirada más cercana a los embriones, el equipo encontró que varios genes de desarrollo importantes que normalmente se desconectaron durante la embriogénesis temprana se activaron en embriones sin H3K27me3. “Asumimos que activar esos genes demasiado pronto durante el desarrollo interrumpió la embriogénesis y finalmente causó la muerte del embrión.” Parece que la información epigenética heredada es necesaria para procesar y transcribir correctamente el código genético del embrión “, explica Fides Zenk.

Implicaciones para la teoría de la herencia y la salud humana

Si bien esta investigación se suma a algunas otras que demuestran que los factores epigenéticos se heredan a la siguiente generación, no necesariamente reivindican los postulados Lamarckistas (esa corriente evolutiva que ha sido mal comprendida y explicada en los recintos escolares, prácticamente planteada como una tontería u ocurrencia, cuando se le compara con las ideas de Darwin y Wallace). Las investigaciones deben continuar, ya que como lo señala el biólogo genetista Manuel Ruiz Rejón, para confirmar la pertinencia de las ideas de Lamarck es necesario que la herencia epigenética llegue al menos a la tercera generación.

Lo que sí podemos decir con estos resultados, es que el estudio realizado por los investigadoes de Max Planck es un importante paso para mostrar las consecuencias biológicas de la información epigenética heredada. No sólo aportando evidencia de que las modificaciones epigenéticas en las moscas pueden transmitirse a través de generaciones, sino que además revelan que las marcas epigenéticas transmitidas desde la madre son un mecanismo fino para controlar la activación de genes durante el complejo proceso de embriogénesis temprana.

El equipo internacional de Friburgo está convencido de que sus conclusiones tienen implicaciones de largo alcance. Nuestro estudio indica que heredamos más que sólo los genes de nuestros padres. Parece ser que también tenemos una especie de afinación, una maquinaria importante de regulación de genes que pueden ser influenciados por nuestro medio ambiente y estilo de vida individual. Estos conocimientos pueden proporcionar nuevas bases para la observación de que al menos en algunos casos las adaptaciones ambientales adquiridas pueden pasar a través de la línea germinal a nuestra descendencia “, explica Nicola Iovino. Además, dado que la interrupción de los mecanismos epigenéticos puede causar enfermedades como el cáncer, la diabetes y los trastornos autoinmunes, estos nuevos hallazgos podrían tener implicaciones para la salud humana.

  • Artículo original alojado en Science.
  • Con información de Medical Xpress y Open Mind.
  • Selección, traducción y notas del Colectivo Alterius (Si requiere resolver algunas técnicas de esta entrada puede contactar al correo alteriusarte@gmail.com)

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