Los investigadores de la Universidad de Tel Aviv, Rachel Posner (izda.), Itai Toker (centro) y el Oded Rechavi. Foto: UNIVERSIDAD TEL AVIV.
Un estudio de la Universidad de Tel Aviv ha descubierto que el sistema nervioso de los nematodos transmite información a las células que contienen la información genética y epigenética.
La información que se transmite desde las neuronas del nematodo permite a sus descendientes disponer de información para encontrar alimento, entre otros procesos biológicos.
El descubrimiento termina con la creencia aceptada hasta ahora en biología de que la actividad cerebral no tiene impacto alguno en el destino de los descendientes de un organismo vivo.
Y aunque no se sabe si ese mecanismo funciona también en humanos, este descubrimiento sugiere que los pensamientos de los padres podrían transmitirse genéticamente también a su descendencia.
Hasta ahora, los biólogos han constatado que solo existen dos posibles vías para la transmisión de información genética de los padres hacia sus descendientes: el ADN (un ácido nucleico que contiene las instrucciones genéticas usadas en el desarrollo y funcionamiento de todos los organismos vivos) y la influencia medioambiental, conocida como epigenética.
Esta investigación sugiere que existe un tercer mecanismo hereditario: la actividad neuronal de los padres se transmite también a los hijos y se ha comprobado que la información recibida de las neuronas paternas perdura al menos durante tres generaciones.
Cerebro de 300 neuronas
Los nematodos son gusanos que se encuentran en prácticamente todos los hábitats ambientales y figuran entre los organismos más estudiados por la ciencia. Se reproducen rápidamente y su genoma contiene casi la misma cantidad de genes que el genoma humano.
Lo que han descubierto los investigadores israelíes es que un mecanismo exhibido en los nematodos permite que algunas de las 300 neuronas de su cerebro se comuniquen con las células germinales, las células que contienen la información (genética y epigenética) que se transmite a las generaciones futuras.
La investigación identifica el modo en que las neuronas transmiten mensajes a las generaciones futuras. El estudio fue dirigido por el profesor de la citada universidad, Oded Rechavi, y participaron también los estudiantes Rachel Posner e Itai A. Toker. Los resultados se publican en la revista Cell.
"El mecanismo está controlado por pequeñas moléculas de ARNip, que regulan la expresión génica", explica Rechavi en un comunicado. La base del material genético de un organismo vivo (genoma) está formada por dos ácidos nucleicos, el ADN y ARN. El ARN pequeño de interferencia (ARNip) promueve la modificación del ADN.
“Encontramos que los ARNip pequeños transmiten información derivada de las neuronas a la progenie e influyen en una variedad de procesos fisiológicos, incluido el comportamiento de búsqueda de alimentos de la progenie”, añade.
Eso significa que el ARNip generado por las neuronas de los padres se integra en las células nerviosas de sus descendientes e influye en su actividad cerebral, si bien se desconocen los cambios exactos que produce en el sistema nervioso del gusano.
La información que se transmite desde las neuronas del nematodo permite a sus descendientes disponer de información para encontrar alimento, entre otros procesos biológicos.
El descubrimiento termina con la creencia aceptada hasta ahora en biología de que la actividad cerebral no tiene impacto alguno en el destino de los descendientes de un organismo vivo.
Y aunque no se sabe si ese mecanismo funciona también en humanos, este descubrimiento sugiere que los pensamientos de los padres podrían transmitirse genéticamente también a su descendencia.
Hasta ahora, los biólogos han constatado que solo existen dos posibles vías para la transmisión de información genética de los padres hacia sus descendientes: el ADN (un ácido nucleico que contiene las instrucciones genéticas usadas en el desarrollo y funcionamiento de todos los organismos vivos) y la influencia medioambiental, conocida como epigenética.
Esta investigación sugiere que existe un tercer mecanismo hereditario: la actividad neuronal de los padres se transmite también a los hijos y se ha comprobado que la información recibida de las neuronas paternas perdura al menos durante tres generaciones.
Cerebro de 300 neuronas
Los nematodos son gusanos que se encuentran en prácticamente todos los hábitats ambientales y figuran entre los organismos más estudiados por la ciencia. Se reproducen rápidamente y su genoma contiene casi la misma cantidad de genes que el genoma humano.
Lo que han descubierto los investigadores israelíes es que un mecanismo exhibido en los nematodos permite que algunas de las 300 neuronas de su cerebro se comuniquen con las células germinales, las células que contienen la información (genética y epigenética) que se transmite a las generaciones futuras.
La investigación identifica el modo en que las neuronas transmiten mensajes a las generaciones futuras. El estudio fue dirigido por el profesor de la citada universidad, Oded Rechavi, y participaron también los estudiantes Rachel Posner e Itai A. Toker. Los resultados se publican en la revista Cell.
"El mecanismo está controlado por pequeñas moléculas de ARNip, que regulan la expresión génica", explica Rechavi en un comunicado. La base del material genético de un organismo vivo (genoma) está formada por dos ácidos nucleicos, el ADN y ARN. El ARN pequeño de interferencia (ARNip) promueve la modificación del ADN.
“Encontramos que los ARNip pequeños transmiten información derivada de las neuronas a la progenie e influyen en una variedad de procesos fisiológicos, incluido el comportamiento de búsqueda de alimentos de la progenie”, añade.
Eso significa que el ARNip generado por las neuronas de los padres se integra en las células nerviosas de sus descendientes e influye en su actividad cerebral, si bien se desconocen los cambios exactos que produce en el sistema nervioso del gusano.
Información neuronal
Según los investigadores, es la primera vez que se identifica un mecanismo que puede transmitir información neuronal de una generación a otra. El descubrimiento puede tener implicaciones importantes para nuestra comprensión de la herencia y de la evolución.
“Estos hallazgos van en contra de uno de los dogmas más básicos de la biología moderna. Durante mucho tiempo se pensó que la actividad cerebral no podía tener absolutamente ningún impacto en el destino de la progenie. La Barrera Weismann, también conocida como la Segunda Ley de Biología, afirma que la información heredada en la línea germinal se supone que está aislada de las influencias ambientales", señala Rechavi.
Otro de los investigadores, Itai A. Toker, añade: "En el pasado, hemos encontrado que los pequeños ARNip en los gusanos pueden producir cambios transgeneracionales, pero el descubrimiento de una transferencia transgeneracional de información desde el sistema nervioso es un Santo Grial".
Y añade: “El sistema nervioso es único en su capacidad para integrar respuestas sobre el medio ambiente, así como respuestas corporales. La idea de que también podría controlar el destino de la progenie de un organismo es impresionante".
“Descubrimos que la síntesis de pequeños ARNip en las neuronas es necesaria para que el gusano se sienta atraído de manera eficiente por los olores asociados con nutrientes esenciales para buscar comida. Los pequeños ARNip producidos en el sistema nervioso de los padres influyeron en este comportamiento, así como en la expresión de muchos genes de la línea germinal que persistieron durante al menos tres generaciones”, explica Rechavi.
Evidencia experimental
En otras palabras, los nematodos que no integraron en sus neuronas los ARNip pequeños procedentes de las neuronas de sus padres mostraron habilidades defectuosas de identificación de alimentos.
Cuando los investigadores recuperaron la capacidad de acoger pequeños ARNip en sus neuronas, los nematodos se movieron hacia los alimentos de manera eficiente una vez más. Este efecto se mantuvo durante varias generaciones, aunque la progenie no tiene la capacidad de producir ARNip pequeños por sí mismos.
"Es importante enfatizar que aún no sabemos si algo de esto se traduce en humanos", concluye el profesor Rechavi. Pero si es válido para humanos, añade, el descubrimiento podría tener un uso práctico en medicina.
“Muchas enfermedades pueden tener algún componente heredado epigenéticamente, por lo que una comprensión más profunda de las formas no convencionales de herencia sería crucial para comprender mejor estas condiciones y diseñar mejores diagnósticos y terapias", añade.
"Sería fascinante ver si las actividades neuronales específicas pueden impactar la información heredada de una manera que otorgaría ventajas específicas a la progenie", agrega Toker.
“A través de esta ruta, los padres podrían potencialmente transmitir información que sería beneficiosa para la progenie en el contexto de la selección natural. Por lo tanto, podría influir potencialmente en el curso evolutivo de un organismo", concluye Toker.
Según los investigadores, es la primera vez que se identifica un mecanismo que puede transmitir información neuronal de una generación a otra. El descubrimiento puede tener implicaciones importantes para nuestra comprensión de la herencia y de la evolución.
“Estos hallazgos van en contra de uno de los dogmas más básicos de la biología moderna. Durante mucho tiempo se pensó que la actividad cerebral no podía tener absolutamente ningún impacto en el destino de la progenie. La Barrera Weismann, también conocida como la Segunda Ley de Biología, afirma que la información heredada en la línea germinal se supone que está aislada de las influencias ambientales", señala Rechavi.
Otro de los investigadores, Itai A. Toker, añade: "En el pasado, hemos encontrado que los pequeños ARNip en los gusanos pueden producir cambios transgeneracionales, pero el descubrimiento de una transferencia transgeneracional de información desde el sistema nervioso es un Santo Grial".
Y añade: “El sistema nervioso es único en su capacidad para integrar respuestas sobre el medio ambiente, así como respuestas corporales. La idea de que también podría controlar el destino de la progenie de un organismo es impresionante".
“Descubrimos que la síntesis de pequeños ARNip en las neuronas es necesaria para que el gusano se sienta atraído de manera eficiente por los olores asociados con nutrientes esenciales para buscar comida. Los pequeños ARNip producidos en el sistema nervioso de los padres influyeron en este comportamiento, así como en la expresión de muchos genes de la línea germinal que persistieron durante al menos tres generaciones”, explica Rechavi.
Evidencia experimental
En otras palabras, los nematodos que no integraron en sus neuronas los ARNip pequeños procedentes de las neuronas de sus padres mostraron habilidades defectuosas de identificación de alimentos.
Cuando los investigadores recuperaron la capacidad de acoger pequeños ARNip en sus neuronas, los nematodos se movieron hacia los alimentos de manera eficiente una vez más. Este efecto se mantuvo durante varias generaciones, aunque la progenie no tiene la capacidad de producir ARNip pequeños por sí mismos.
"Es importante enfatizar que aún no sabemos si algo de esto se traduce en humanos", concluye el profesor Rechavi. Pero si es válido para humanos, añade, el descubrimiento podría tener un uso práctico en medicina.
“Muchas enfermedades pueden tener algún componente heredado epigenéticamente, por lo que una comprensión más profunda de las formas no convencionales de herencia sería crucial para comprender mejor estas condiciones y diseñar mejores diagnósticos y terapias", añade.
"Sería fascinante ver si las actividades neuronales específicas pueden impactar la información heredada de una manera que otorgaría ventajas específicas a la progenie", agrega Toker.
“A través de esta ruta, los padres podrían potencialmente transmitir información que sería beneficiosa para la progenie en el contexto de la selección natural. Por lo tanto, podría influir potencialmente en el curso evolutivo de un organismo", concluye Toker.
Referencia
Neuronal Small RNAs Control Behavior Transgenerationally. Rachel Posner et al. Cell, June 06, 2019. DOI:https://doi.org/10.1016/j.cell.2019.04.029
Neuronal Small RNAs Control Behavior Transgenerationally. Rachel Posner et al. Cell, June 06, 2019. DOI:https://doi.org/10.1016/j.cell.2019.04.029