28 octubre 2008

Epigenética: un par de conceptos básicos y algún ejemplo.


La epigenética es un área de la biología que estudia la regulación de la expresión de genes mediante una serie de mecanismos que se han descubierto en los últimos años. Todos sabemos que las células de un individuo poseen el mismo material genético (excepto las germinales, que poseerían la mitad) pero no se expresan los mismos genes en todas, de modo que, por ejemplo, en las células musculares se expresan (se traducen) los genes que darán lugar a las proteínas contráctiles actina y miosina y en las neuronas se expresarán genes que darán lugar a las enzimas sintetizadoras de neurotransmisores. Hay distintas señales moleculares que indican qué genes se van a expresar en una célula y cuáles no. Hace ya bastantes años se vio que las condiciones ambientales pueden dar lugar a cambios en la expresión de genes mediante la modificación de esas señales (llamadas epigenéticas) que indican qué genes deben ser expresados y cuáles no.

Estas señales epigenéticas serían, a nivel molecular, la metilación de genes o la acetilación de histonas, además de algunos otros mecanismos. Lo importante de este fenómeno es que si estos cambios se producen en la línea germinal serán heredables y por tanto, aquello que haga el padre podría influir sobre su descendencia.

Se han descrito algunos procesos que están regulados por señales epigenéticas, como es el caso de la floración de Arabidopsis (durante el invierno se metila un determinado alelo de un gen y eso hace que la planta no florezca, hasta que en primavera sube la temperatura, el alelo se desmetila y se permite la expresión del gen que da lugar al inicio de los procesos de floración).
En los ratones agoutí (llamados así porque expresan dicho gen) que son amarillos y obesos, se ha visto que mediante una dieta rica en grupos metilo se puede inducir la metilación de ese alelo y los ratones pasan a ser marrones y pierden la obesidad. Lo más importante es que ese cambio epigenético pasa además a sus descendientes. También se han visto cambios epigenéticos en relación con el cuidado parental, de modo que las ratas que cuidan más a sus crían producen cambios epigenéticos en estas (mediados metilaciones de los genes que dan lugar a los receptores para glucocorticoides) que dan lugar a menores niveles de estrés cuando las crías son adultas. De hecho este efecto se ha conseguido revertir modificando los niveles de metilación del ADN mediante una dieta rica en metionina.

También se han estudiado cambios epigenéticos en humanos. Son interesantes los trabajos con hermanos gemelos en los que se observa que ya desde jóvenes e incluso viviendo en el mismo ambiente la expresión epigenética es diferente entre hermanos (evidentemente las condiciones ambientales de ambos hermanos no son exactamente iguales pues incluso su posición en el vientre de la madre durante la gestación puede dar lugar a diferencias epigenéticas). También se sabe, y esto es importante, que algunos casos de cáncer pueden estar producidos por causas epigenéticas, por eso se están realizando esfuerzos para descifrar el código epigenético (el llamado Proyecto Epigenoma) y saber qué condiciones pueden dar lugar a cambios en el epigenoma.

Aunque, por supuesto, estos procesos no invalidan y, mucho menos, superan en importancia al principal motor de la diversidad, que son las mutaciones.

Revisión sobre señales epigenéticas en Arabidpsis aquí.

Revisión sobre epigenética en gemelos aquí.

4 comentarios:

SeRa dijo...

Lo cierto es que cada vez se están describiendo más y más procesos epigenéticos heredables y de más importancia (estudios sobre la impronta genetica han revelado la importancia de la epigenética). En cierta medida, puede que el Caballero de Lamark tuviera parte de razón en su argumentación sobre el motor responsable de la evolución ;).

Anónimo dijo...

Yo creo que hay muchos textos de Darwin en los que afirmaba con claridad que la repetición de una conducta podía dar lugar a la adquisición de un carácter transmisible a la herencia. Aunque no soy un experto, tras leer "El Origen de las Especies" llegué a la conclusión de que Darwin, aunque ponía el máximo acento en la selección natural como motor de la evolución, no descartaba la transmisión genética de rasgos o caracteres adquiridos merced a una reiteración conductual, especialmente si se mantenía a lo largo de una pluralidad de generaciones. Tal vez podría hablarse de una cierta imbricación de la selección natural con la adaptación al medio. Se me ocurre que esta transmisibilidad de los caracteres adquiridos puede explicar el incremento del coeficiente intelectual en los niños nacidos en países desarrollados (porque la educación desde la infancia hace que estas personas instruidas, cuando procrean, tengan descendientes más inteligentes), o también la disminución del olfato en los humanos por el escaso uso que de él se ha hecho desde hace siglos.

Brainy dijo...

sera, lo que proponía Lamarck no era exactamente lo descrito aunque básicamente era eso. Ahora, no creo que la epigenética haya tenido un papel importantísimo a lo largo de la evolución. De hecho, son más bien los genes los que permiten que eso ocurra.

anónimo: no creo que sea un buen ejemplo el del cociente intelectual de los niños. Es primer lugar porque hay bastantes problemas a la hora de aplicar los mismos. Y el hecho de que alguien sea inteligente también viene dado por los genes, de modo que no sería una transmisión por vía epigenética sino más bien por la vía normal.

Arnau dijo...

Descubrir procesos epigenéticos no permite en absoluto deducir que la evolución biológica se basa en ellos. Haría falta probar la inexistencia de la selección natural y de producción de mutaciones genéticas y cromosómicas. Algo que seguramente es más difícil de que ocurra que encontrar un planeta con gravedad negativa.

Y por otra parte, la epigenética sucede siempre porque las características genéticas del organismo así lo permiten.

No es un proceso ajeno al genoma, efectivamente funciona por sí mismo, sin herencia genética, pero si funciona es porque el genoma "permite" que suceda, es decir porque es permeable a determinadas condiciones ambientales. Un huracán no causa destrozos solo porque se produce, sino porque hay cosas que destrozar, y estas están hechas de materiales que no resisten al huracán.
Es una cuestión de perspectiva, pero importante para evitar derivar a conclusiones equivocadas.

Es muy bueno dudar de todo antiguo o nuevo conocimiento científico y recibir y discutir con seriedad las críticas pero es muy malo deducir conclusiones precipitadamente sin sopesar la importancia, el contexto y el significado de los resultados experimentales. Por ejemplo, encontrar un tipo de virus en el que la información va de ARN a ADN, pese a ser interesante e importante, seguirá siendo una excepción a la dirección típica ADN — ARN.

¿Es más importante el sexo que las mutaciones en la evolución?, no, porque el sexo provoca combinaciones de una variación dada, pero realmente no produce variación y sin embargo, las mutaciones son el motor real de la producción de variación genética.
Del mismo modo ¿Sin epigenética sería imposible la evolución biológica?: No. ¿Sin mutación-selección pero con epigenética, sería imposible la evolución biológica?: Tan difícil es eso como de que por entropía se acumule el oxígeo de la Tierra en un continente, y el CO2 en otro.