Epigenética

El naturalista francés Jean Baptiste Lamarck esbozó su teoría de la evolución basado en la idea de que las características adquiridas durante la vida de un individuo pueden ser transmitidas a sus descendientes. Después aparecieron Charles Darwiny Gregor Mendel, con el descubrimiento de la genética, y recientemente el concepto de Richard Dawkins del gen egoísta, posturas que dominaron las discusiones respecto a la herencia.

Pero en la última década se ha vuelto cada vez más claro que los factores ambientales, como la dieta o el estrés, pueden tener consecuencias biológicas que se transmiten a los descendientes sin que se produzca un solo cambio en las secuencias genéticas. Sin embargo, aceptar totalmente la idea del nuevo lamarckismo significaría una reformulación radical de la teoría evolucionista moderna. Todo el discurso sobre la herencia y la evolución cambiaría y las implicaciones para la salud pública podrían ser enormes.

Algunos investigadores hablan de un cambio de paradigma en la comprensión de las causas de la enfermedad. Por ejemplo, una herencia no-genética podría ayudar a explicar la actual epidemia de obesidad, o por qué hay patrones familiares para ciertos tipos de cáncer y otros problemas pero no una causa genética perceptible. Es una forma nueva de ver la herencia y las causas de varias enfermedades, incluyendo esquizofrenia, desorden bipolar, diabetes e incluso cáncer.

Las ideas de Lamarck sobre como funcionaba la herencia no genética son imprecisas pero las investigaciones recientes tienen una base firme en los mecanismos biológicos del llamado cambio epigenetico.

La epigenética advierte cómo la actividad genética es regulada dentro de una célula: qué genes se encienden y cuáles se apagan, y cómo y cuándo sucede. Por ejemplo, mientras las células en el hígado y la piel de un individuo contienen exactamente el mismo ADN, el marco epigenético hace que los tejidos se vean muy diferentes, y hacen un trabajo diferente. Del mismo modo genes distintos pueden estar expresados en el mismo tejido en diferentes etapas de desarrollo y a través de la vida. Aún se está lejos de saber exactamente qué mecanismos controlan todo esto, aunque se han obtenido algunos progresos.

Se sabe que los genes –y posiblemente también el ADN no-codificado- controlan el ARNi y están involucrados en la determinación del marco epigenetico individual. Es cada vez más claro que los factores ambientales pueden también tener un impacto directo, con implicaciones potenciales de cambio de vida.

El ejemplo se da en las abejas. Todas las abejas hembra se desarrollan de larvas genéticamente idénticas, pero las que son alimentadas con jalea real se vuelven reinas fértiles mientras que el resto es predestinado a trabajadora estéril. Investigadores de la Universidad Nacional de Australia han mostrado que los mecanismos epigenéticos son responsables de esto. Este es un ejemplo extremo, pero se está comenzando a comprender que hay mecanismos similares en otros animales, e incluso en los humanos. En las abejas parece haber un período temprano crítico durante el cual la expresión de un patrón genético individual se programa en gran parte. Los factores ambientales pueden alimentar esta programación, posiblemente con impactos sobre la salud a largo plazo.

Se efectuaron experimentos en la Universidad Duke, Carolina del Norte, USA, con ratones genéticamente idénticos, que eran portadores del gen agouti, que los convierte en gordos y propensos a sufrir diabetes y cáncer. Se alimentaron grupos de hembras con una dieta rica en metil antes de la concepción y durante la preñez. Se descubrió que las crías eran muy diferentes a sus padres: eran delgadas y vivieron hasta una entrada vejez. Aunque las crías habían heredado el gen agouti perjudicial los grupos de metil se habían agregado al gen y habían oscurecido su expresión.

Posteriormente se suplementaron las dietas de estos ratones agouti preñados con genisteína, un químico similar al estrógeno presente en la soja. Las dosis fueron diseñadas para ser comparables a la cantidad consumida por una persona con una dieta rica en soja, que se asocia a un riesgo reducido de cáncer y menos grasa corporal. Estos ratones también generaron crías más delgadas y saludables, que tuvieron menos probabilidades de obesidad en la adultez.

Estos y otros estudios con animales sugieren que la dieta de una mujer embarazada puede afectar las marcas epigenéticas de su bebé. Por ello no es sorprendente que se esté cuestionando el efecto de ciertos nutrientes, como es el caso de los folatos recomendados durante el embarazo y que se agregan a los productos con cereales en algunos países por su efecto reductor de defectos del tubo neural si se consumen en la etapa de concepción. Los investigadores se preguntan si podrían estar induciendo un efecto epigenético perjudicial aún desconocido.

El legado del estrés

La dieta no es el único factor ambiental que puede influir sobre la estructura epigenética de algunos genes. Científicos de la Universidad McGill, Montreal, Canadá, hallaron que los ratones recién nacidos abandonados por sus madres son más temerosos en su adultez –y que muestran niveles mucho más altos de metilación de ciertos genes asociados con la respuesta al estrés. Desde una visión más optimista, estos ratones apuntan al camino posible para revertir los cambios epigenéticos.

En los humanos también hay señales indirectas de los efectos de las experiencias perjudiciales en la etapa temprana de la vida, mientras el cerebro está aún desarrollándose. Un estudio de 13 hombres que habían cometido suicidio, todos víctimas de abuso en la infancia, mostró claras diferencias epigenéticas en el cerebro comparados con hombres que habían muerto por otras causas. Es posible que esos cambios fueran causados por la exposición al abuso en la infancia.

Hay evidencias recientes de que los patrones epigenéticos anormales juegan un rol en los desórdenes mentales, como mostraron estudios de imagen de tejido cerebral post-mortem en personas que habían sufrido esquizofrenia. En ellos se encontró un patrón epigenetico distintivo, controlando la expresión de apenas 40 genes. Varios de los genes estaban relacionados con neurotransmisores, con el desarrollo cerebral y otros procesos asociados a la esquizofrenia. Estos hallazgos establecen las bases para una nueva manera de comprender la enfermedad mental, con un significativo componente epigenético.

¿Puede la actual epidemia de obesidad estar asociada con lo que comían nuestros padres y abuelos? Hay evidencias de que los impactos ambientales sobre padres y madres pueden producir cambios en los hijos. Esto ha llevado a que algunos investigadores consideren la posibilidad de que la actual epidemia de diabetes tipo 2 y de obesidad esté asociada con lo que comían nuestros padres y abuelos.

La nutrición tiene sus efectos duraderos, según estudios del Instituto de Salud Infantil de la Universidad de Londres. Los científicos allí analizaron registros de una comunidad aislada, Overkalis, en el norte de Suecia y encontraron que los hombres cuyos padres habían sufrido escasez de alimentos entre los 9 y 12 años vivían más años que sus pares. Un efecto similar de la línea maternal existía en las mujeres, pero con un efecto mayor sobre la longevidad de las nietas cuando los alimentos habían estado limitados mientras las abuelas estaban en el útero o eran bebés. Aparentemente los humanos prosperan con raciones relativamente magras y los investigadores concluyeron que, bajo estas condiciones, algún tipo de información clave, tal vez de naturaleza epigenética, fue capturada en las etapas cruciales de la formación del esperma y el óvulo, y luego fue pasada a las generaciones siguientes.

Períodos prolongados de demasiada o muy poca comida podrían disparar un cambio hacia un patrón de expresión genética que resulta en una pubertad y una mortalidad temprana, y eso podría ser heredable. Los genes han sido programados epigenéticamente durante las etapas iniciales de la vida en respuesta a condiciones ambientales adversas. A la luz de los hallazgos recientes hay preguntas fundamentales que surgen. Si lo que comemos puede afectar a nuestros nietos ¿deberíamos ser más cuidadosos? Si es así, ¿de qué manera? ¿Debería preocuparnos más el impacto a largo plazo de la guerra y el abuso infantil? ¿Podríamos elegir una dieta para reducir nuestro propio riesgo de cáncer y el de nuestros hijos? Sólo estamos en el inicio de la obtención de respuestas, pero una cosa es clara: los genes son sólo una parte de la historia.