Hélice de ADN. Imagen: PeteLinforth. Fuente: Pixabay.
Hasta hace poco, se pensaba que los progenitores pasaban características a su descendencia a través solo de la información genética. Sin embargo, cada vez está más claro que no solo es esa información la que influye en cómo serán las nuevas generaciones. También lo es la forma en que esa información es ‘traducida’. Este punto es lo que estudia una disciplina conocida como epigenética.
Gracias a ella, sabemos que de padres a hijos no solo se transmiten características físicas como el color de ojos o de pelo, sino también rastros de las experiencias vividas. Así, se ha demostrado, por ejemplo, que las experiencias traumáticas o el estrés que viven los padres pueden tener efectos perdurables en las generaciones subsiguientes.
Pero, ¿cómo pasan exactamente estas ‘memorias’ de los progenitores a su descendencia? La comprensión de esto resulta crucial porque el código epigenético de los organismos puede evolucionar más rápido que el genético, e influir fuertemente en los rasgos biológicos, mediante mecanismos aún poco conocidos. Ahora, un estudio de la Universidad de Tel Aviv, en Israel, ha revelado que existe un mecanismo preciso que ‘enciende’ o ‘apaga’ la expresión la herencia epigenética.
Un proceso activo
En general se ha asumido que la herencia de la respuesta epigenética puede desaparecer "de manera pasiva" en generaciones posteriores.
Esta idea se ha derivado de estudios como, por ejemplo, un trabajo realizado en 2014 por científicos de la Universidad de California en Santa Cruz (EEUU). Estos investigadores lograron ver, bajo el microscopio, cómo la memoria epigenética pasa de generación en generación, de célula a célula, durante el desarrollo de los embriones de gusanos C. elegans.
Entonces se estudió una modificación epigenética concreta, la metilación de una proteína que se encuentra en el núcleo de las células eucariotas. Se constató así que esta metilación se transmitía entre generaciones y entre células, a medida que los embriones se iban desarrollando, aunque solo en presencia de una enzima. Sin esta enzima, las marcas epigenéticas se iban diluyendo progresivamente (desaparecían), con cada división celular.
Sin embargo, en el presente estudio de la Universidad de Tel Aviv, publicado en la revista Cell y dirigido por el especialista Oded Rechavi, se ha demostrado algo muy distinto: que existe un “proceso activo” que regula la herencia epigenética, a través de las generaciones. Esta otra demostración se ha hecho analizando la transferencia generacional de los efectos del estrés o de los traumas, también en gusanos C. elegans.
Gracias a ella, sabemos que de padres a hijos no solo se transmiten características físicas como el color de ojos o de pelo, sino también rastros de las experiencias vividas. Así, se ha demostrado, por ejemplo, que las experiencias traumáticas o el estrés que viven los padres pueden tener efectos perdurables en las generaciones subsiguientes.
Pero, ¿cómo pasan exactamente estas ‘memorias’ de los progenitores a su descendencia? La comprensión de esto resulta crucial porque el código epigenético de los organismos puede evolucionar más rápido que el genético, e influir fuertemente en los rasgos biológicos, mediante mecanismos aún poco conocidos. Ahora, un estudio de la Universidad de Tel Aviv, en Israel, ha revelado que existe un mecanismo preciso que ‘enciende’ o ‘apaga’ la expresión la herencia epigenética.
Un proceso activo
En general se ha asumido que la herencia de la respuesta epigenética puede desaparecer "de manera pasiva" en generaciones posteriores.
Esta idea se ha derivado de estudios como, por ejemplo, un trabajo realizado en 2014 por científicos de la Universidad de California en Santa Cruz (EEUU). Estos investigadores lograron ver, bajo el microscopio, cómo la memoria epigenética pasa de generación en generación, de célula a célula, durante el desarrollo de los embriones de gusanos C. elegans.
Entonces se estudió una modificación epigenética concreta, la metilación de una proteína que se encuentra en el núcleo de las células eucariotas. Se constató así que esta metilación se transmitía entre generaciones y entre células, a medida que los embriones se iban desarrollando, aunque solo en presencia de una enzima. Sin esta enzima, las marcas epigenéticas se iban diluyendo progresivamente (desaparecían), con cada división celular.
Sin embargo, en el presente estudio de la Universidad de Tel Aviv, publicado en la revista Cell y dirigido por el especialista Oded Rechavi, se ha demostrado algo muy distinto: que existe un “proceso activo” que regula la herencia epigenética, a través de las generaciones. Esta otra demostración se ha hecho analizando la transferencia generacional de los efectos del estrés o de los traumas, también en gusanos C. elegans.
Una herencia que se enciende o se apaga
Anteriormente, Rechavi y su equipo habían descubierto que en este tipo de transferencia epigenética, pequeñas moléculas de ARN (secuencias cortas de ARN que regulan la expresión de los genes) se encontraban entre los factores clave implicados.
"Previamente, demostramos que los gusanos heredan pequeños ARN si sus progenitores han padecido inanición e infecciones virales. Estos pequeños ARN ayudan a la descendencia a afrontar dificultades similares", señala Rechavi.
"También identificamos un mecanismo que prolonga los pequeños ARN hereditarios a través de generaciones, de manera que su respuesta no desaparece”. En este proceso estarían implicadas enzimas (como hallaron los científicos de la Universidad de California), en concreto, “encontramos que se requieren unas enzimas llamadas RdRPs para volver a crear nuevos pequeños ARNs que mantengan la respuesta en las generaciones posteriores".
Asimismo, de nuevo como hallaron los científicos de California, los investigadores israelíes hallaron que la mayoría de las respuestas epigenéticas heredables detectadas en estos gusanos persistían solo unas pocas generaciones, lo que volvió a incidir el supuesto de que los efectos epigenéticos simplemente "se agotan" con el tiempo. Pero he aquí la novedad: Rechavi y su equipo encontraron que esto en realidad se debe no a que el proceso de transferencia de información se extinga, sino a que se regula.
Este punto se constató al analizar a gusanos C. elegans tratados con pequeños ARN reguladores de la llamada proteína verde fluorescente GFP, un marcador comúnmente utilizado en experimentos. "Siguiendo los pequeños ARN heredables que regulaban la GFP –en concreto, ‘silenciaban’ su expresión- encontramos un mecanismo de herencia activa, que se puede encender o apagar”.
Además, los investigadores hallaron que genes específicos, a los que han llamado “MOTEK” (Modified Transgenerational Epigenetic Kinetics), estaban implicados en ese “encendido” y “apagado” de las transmisiones epigenéticas. Estos genes determinan más concretamente si la memoria epigenética continuará en la progenie o no, y cuánto durará cada respuesta epigenética.
Implicaciones para los humanos
Aunque este estudio se ha llevado a cabo con gusanos, el equipo de Israel cree que la comprensión de los principios que controlan la herencia de la información epigenética puede resultar crucial para la elaboración de una teoría integral de la herencia epigenética, válida para todos los organismos, incluidos los humanos.
Lo mismo se cree de los hallazgos realizados sobre la herencia epigenética de los vegetales. En este campo, se ha descubierto que existe un código oculto vinculado al ADN de las plantas que permite desarrollar y transmitir nuevas características biológicas rápidamente. Este código ‘epigenético’ vegetal se podría extrapolar a nuestra especie, señalaron hace unos años las conclusiones de un estudio realizado por el Instituto Salk de Estudios Biológicos de Estados Unidos.
En adelante, Rechavi y su equipo analizarán cómo los genes MOTEK afectan directamente a la duración de los efectos epigenéticos y planean investigar si existen mecanismos similares en nuestra especie.
La importancia de todos estos estudios se comprende si se tiene en consideración que nuestra epigenética puede influir en cuestiones tales como el grado de sensibilidad al dolor, el nivel de riesgo de padecer algunos tipos de cáncer o la posibilidad de sufrir autismo, entre otras.
Anteriormente, Rechavi y su equipo habían descubierto que en este tipo de transferencia epigenética, pequeñas moléculas de ARN (secuencias cortas de ARN que regulan la expresión de los genes) se encontraban entre los factores clave implicados.
"Previamente, demostramos que los gusanos heredan pequeños ARN si sus progenitores han padecido inanición e infecciones virales. Estos pequeños ARN ayudan a la descendencia a afrontar dificultades similares", señala Rechavi.
"También identificamos un mecanismo que prolonga los pequeños ARN hereditarios a través de generaciones, de manera que su respuesta no desaparece”. En este proceso estarían implicadas enzimas (como hallaron los científicos de la Universidad de California), en concreto, “encontramos que se requieren unas enzimas llamadas RdRPs para volver a crear nuevos pequeños ARNs que mantengan la respuesta en las generaciones posteriores".
Asimismo, de nuevo como hallaron los científicos de California, los investigadores israelíes hallaron que la mayoría de las respuestas epigenéticas heredables detectadas en estos gusanos persistían solo unas pocas generaciones, lo que volvió a incidir el supuesto de que los efectos epigenéticos simplemente "se agotan" con el tiempo. Pero he aquí la novedad: Rechavi y su equipo encontraron que esto en realidad se debe no a que el proceso de transferencia de información se extinga, sino a que se regula.
Este punto se constató al analizar a gusanos C. elegans tratados con pequeños ARN reguladores de la llamada proteína verde fluorescente GFP, un marcador comúnmente utilizado en experimentos. "Siguiendo los pequeños ARN heredables que regulaban la GFP –en concreto, ‘silenciaban’ su expresión- encontramos un mecanismo de herencia activa, que se puede encender o apagar”.
Además, los investigadores hallaron que genes específicos, a los que han llamado “MOTEK” (Modified Transgenerational Epigenetic Kinetics), estaban implicados en ese “encendido” y “apagado” de las transmisiones epigenéticas. Estos genes determinan más concretamente si la memoria epigenética continuará en la progenie o no, y cuánto durará cada respuesta epigenética.
Implicaciones para los humanos
Aunque este estudio se ha llevado a cabo con gusanos, el equipo de Israel cree que la comprensión de los principios que controlan la herencia de la información epigenética puede resultar crucial para la elaboración de una teoría integral de la herencia epigenética, válida para todos los organismos, incluidos los humanos.
Lo mismo se cree de los hallazgos realizados sobre la herencia epigenética de los vegetales. En este campo, se ha descubierto que existe un código oculto vinculado al ADN de las plantas que permite desarrollar y transmitir nuevas características biológicas rápidamente. Este código ‘epigenético’ vegetal se podría extrapolar a nuestra especie, señalaron hace unos años las conclusiones de un estudio realizado por el Instituto Salk de Estudios Biológicos de Estados Unidos.
En adelante, Rechavi y su equipo analizarán cómo los genes MOTEK afectan directamente a la duración de los efectos epigenéticos y planean investigar si existen mecanismos similares en nuestra especie.
La importancia de todos estos estudios se comprende si se tiene en consideración que nuestra epigenética puede influir en cuestiones tales como el grado de sensibilidad al dolor, el nivel de riesgo de padecer algunos tipos de cáncer o la posibilidad de sufrir autismo, entre otras.
Referencia bibliográfica:
Leah Houri-Ze’evi, Yael Korem, Hila Sheftel, Lior Faigenbloom, Itai Antoine Toker, Yael Dagan, Lama Awad, Luba Degani, Uri Alon, Oded Rechavi. A Tunable Mechanism Determines the Duration of the Transgenerational Small RNA Inheritance in C. elegans. Cell (2016). DOI: 10.1016/j.cell.2016.02.057.
Leah Houri-Ze’evi, Yael Korem, Hila Sheftel, Lior Faigenbloom, Itai Antoine Toker, Yael Dagan, Lama Awad, Luba Degani, Uri Alon, Oded Rechavi. A Tunable Mechanism Determines the Duration of the Transgenerational Small RNA Inheritance in C. elegans. Cell (2016). DOI: 10.1016/j.cell.2016.02.057.