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27 septiembre 2023

Epigenética, más allá de los genes

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En 1915 el bi√≥logo ruso Nikolai Koltsov predec√≠a que la metilaci√≥n de los genes ‚ÄĒla incorporaci√≥n de un grupo qu√≠mico metilo, formado por un √°tomo de carbono y tres de hidr√≥geno‚ÄĒ pod√≠a ser un mecanismo de variabilidad de los genes. Koltsov, visionario en muchas de sus hip√≥tesis, lleg√≥ en 1934 a emplear el t√©rmino ‚Äúepigen√©tico‚ÄĚ para referirse a cambios sobre los genes (‚Äúepi‚ÄĚ) que afectaban a la funci√≥n de estos. A finales del siglo XX se confirm√≥ que no toda la herencia est√° en la secuencia gen√©tica: ciertas marcas en el ADN debidas a influencias ambientales son heredables y condicionan lo que somos.

En 1942 el brit√°nico Conrad Hal Waddington acu√Īaba formalmente la epigen√©tica como el conjunto de procesos que llevaban de los genes a la expresi√≥n del fenotipo, los rasgos observables. Cr√©dito: (C) Coll-41/9/5/2 Heritage Collections, University of Edinburgh

Cuando a comienzos del siglo XX la comunidad cient√≠fica redescubri√≥ los experimentos con guisantes que el monje Gregor Mendel hab√≠a llevado a cabo casi medio siglo antes, el misterio de la herencia se dio por resuelto. Sin que a√ļn se conociera el ADN ni mucho menos el c√≥digo gen√©tico, las leyes de Mendel explicaban c√≥mo se transmit√≠an los rasgos de padres a hijos. El desarrollo de la gen√©tica dejaba sin efecto una idea que en el siglo XIX abander√≥ el franc√©s Jean-Baptiste Lamarck: la herencia de los caracteres adquiridos durante la vida del individuo, como el alargamiento del cuello de una jirafa o la fuerza muscular del herrero; una visi√≥n tan aceptada en su d√≠a que incluso Charles Darwin invent√≥ un mecanismo para explicarla.

Seg√ļn la herencia mendeliana, no importaba cu√°nto lograse la jirafa estirar el cuello o el herrero fortalecer sus m√ļsculos, ya que esto no dejaba huella en el material heredable de padres a hijos, los genes de las c√©lulas germinales (espermatozoides y √≥vulos). El lamarckismo quedaba as√≠ desechado, excepto en la Uni√≥n Sovi√©tica, que abraz√≥ una pseudociencia de la herencia de los caracteres adquiridos desarrollada por el agronomista Trofim Lysenko y que cuadraba con el ideal comunista de que el ambiente pod√≠a imponerse a los genes.

El descubrimiento del código genético y el fenotipo

Y sin embargo, ciertos resultados experimentales no encajaban con el car√°cter matem√°tico y predecible de la herencia mendeliana. En 1909 la entom√≥loga Mary Isabel McCracken publicaba que cierto patr√≥n reproductivo de las polillas de la seda no se heredaba seg√ļn las leyes de Mendel, y que depend√≠a solo de la temperatura a la que se criaban las hembras. Esta observaci√≥n de una herencia intergeneracional que parec√≠a responder a la influencia del ambiente externo fue despu√©s confirmada y extendida a otros casos.

BBVA-OpenMind-Yanes-Epigenetica mas alla de los genes_2 Una de las primeras modificaciones epigenéticas confirmadas fue la metilación, descubierta por el bioquímico Rollin Hotchkiss en 1948 y anticipada por Koltsov. Crédito: Christoph Bock, Max Planck Institute for Informatics CC BY-SA 3.0
Una de las primeras modificaciones epigenéticas confirmadas fue la metilación, descubierta por el bioquímico Rollin Hotchkiss en 1948 y anticipada por Koltsov. Crédito: Christoph Bock, Max Planck Institute for Informatics CC BY-SA 3.0

En 1942 el brit√°nico Conrad Hal Waddington acu√Īaba formalmente la epigen√©tica como el conjunto de procesos que llevaban de los genes a la expresi√≥n del fenotipo, los rasgos observables. Pero no fue hasta varias d√©cadas despu√©s, tras el descubrimiento del ADN como mol√©cula de la herencia y del c√≥digo gen√©tico, cuando empez√≥ a comprenderse que ciertas etiquetas qu√≠micas adosadas a los genes, que no modifican la secuencia de estos y que pueden heredarse, regulan su expresi√≥n y por tanto condicionan el fenotipo.

Curiosamente, una de las primeras modificaciones epigen√©ticas confirmadas fue la metilaci√≥n, como Koltsov hab√≠a propuesto; la descubri√≥ el bioqu√≠mico Rollin Hotchkiss en 1948 en preparaciones de timo de ternera, sin que todav√≠a se conociera su funci√≥n. En los a√Īos 70 y 80 se empez√≥ a entender que esta y otras modificaciones, en el ADN o en sus prote√≠nas asociadas (llamadas histonas), pod√≠an encender o apagar genes y transmitirse a la siguiente generaci√≥n.

Una herencia no codificada que puede extenderse

Aunque no todas las definiciones actuales de epigen√©tica se refieren exclusivamente a caracteres heredables, hoy esta ciencia trata sobre todo de entender c√≥mo los factores ambientales, ya sea la dieta, los h√°bitos o la exposici√≥n a contaminantes o infecciones, introducen este tipo de marcas en los genes, y c√≥mo estas influyen en el fenotipo de la descendencia. Y si bien se habla con frecuencia de una resurrecci√≥n del lamarckismo, los expertos advierten de que ciertas proclamas son exageradas o directamente falsas; no se trata de cultivar los m√ļsculos para tener hijos m√°s fuertes, como en el cl√°sico ejemplo de Lamarck, ni mucho menos de que los genes puedan controlarse a voluntad.

Jean-Baptiste Lamarck defendía la herencia de los caracteres adquiridos durante la vida del individuo, como el alargamiento del cuello de una jirafa. Crédito: Photo by DeAgostini/Getty Images

Pero sí es cierto que al nacer no somos una tabla rasa: ciertos estudios muestran que las deficiencias nutricionales durante el embarazo pueden resultar en un bajo peso al nacer, y que esto puede aumentar el riesgo de padecer enfermedades cardiovasculares o diabetes. La epigenética puede explicar las diferencias entre gemelos idénticos, pero también influir en la salud de los hijos a través de la alimentación de sus padres. Este impacto en la salud y en la enfermedad, que incluye dolencias graves como el cáncer, el párkinson y otras, convierte a la epigenética en un campo de estudio crucial. En 2010 se lanzó el Proyecto Epigenoma Humano, que ha definido multitud de modificaciones con efecto en la actividad de los genes, y ya existen fármacos dirigidos contra modificaciones epigenéticas implicadas en el cáncer.

La epigenética puede explicar las diferencias entre gemelos idénticos, pero también influir en la salud de los hijos a través de la alimentación de sus padres. Crédito: Jill Lehmann Photography/ Getty Images

La epigen√©tica a√ļn es una ciencia en formaci√≥n que oculta muchos secretos, y es posible que esta herencia no codificada en los genes se extienda m√°s all√° de los cromosomas. Un estudio de 2023 descubre que los gusanos alimentados con un compuesto presente en la piel de algunas frutas producen un l√≠pido que mejora la funci√≥n neuronal y que se transmite a la descendencia con el mismo efecto. Suele decirse que somos lo que comemos; pero en virtud de la epigen√©tica, tambi√©n podemos ser lo que comieron nuestra madre y nuestra abuela.

Javier Yanes

 

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