El ADN es la biomolécula que controla las funciones de nuestro organismo. En más de 3 millones de pares de bases acoplados como si se tratase de un código informático, encontramos las instrucciones que necesita nuestro organismo para desarrollarse, crecer, y hacer las funciones necesarias para mantener el cuerpo funcionando.
A pesar de las críticas que recibió por partes de su teoría evolutiva, Jean-Baptiste Lamarck postuló que los cambios en las especies derivan de la actividad de los animales durante su vida (por ejemplo, si una jirafa estira mucho el cuello, crecerá su cuello y sus hijos tendrán el cuello más largo).
Si bien es una visión errada y simplista de la evolución, tiene una lección que hemos recuperado con el tiempo: Lo que hacemos durante nuestra vida nos afecta, y puede afectar a nuestros descendientes. Esto ocurre así por medio de la epigenética, un sistema extra de control genético que cambia a lo largo de nuestras vidas.
¿Qué es la epigenética?
Podríamos definir la epigenética como la rama de la ciencia que estudia los cambios que ocurren el ADN sin afectar a la secuencia de ADN. Es decir, estudia los procesos que cambian el ADN, su función y su expresión, siempre que estos no afecten al “mensaje” que el ADN contiene codificado en sus pares de bases.
La epigenética resultó revolucionaria: Descubrir que efectivamente existían características a nivel genético que varían a lo largo de nuestras vidas, que además son capaces de transmitirse a la descendencia en ciertos casos fue en contra de ciertos axiomas que se barajaban en la comunidad científica.
Con el tiempo se ha visto que los procesos epigenéticos están relacionado con múltiples enfermedades, como el cáncer, el síndrome de Prader-Willi, la diabetes, o incluso con trastornos de tipo psicológico, como la depresión, la ansiedad o el insomnio.
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1. Cómo controla al ADN
A nivel molécular, los cambios epigenéticos se pueden explicar de una forma sencilla. Si nuestro ADN fuera un libro que las células leyesen para saber qué tienen que hacer, los cambios epigenéticos serían procesos que pegarían o separarían las páginas del libro, dificultando o facilitando la lectura de ciertos pasajes.
Dicho de una forma más técnica, los cambios epigenéticos resultan en cambios a nivel de expresión génica: Las partes del genoma que sean “más difíciles de leer” no se podrán transcribir a proteínas de forma libre, disminuyendo la llamada “expresión” de la zona del ADN que está siendo regulada.
Esto ocurre a través de diferentes mecanismos. El más estudiado actualmente probablemente es la metilación, la conjugación de pequeñas moléculas a partes concretas del ADN, como los dímeros CpG, que no son más que una Citosina y una Guanina colocadas la una detrás de la otra, las cuales tienen tendencia a ser metiladas al encontrarse en esta posición.
2. ¿Qué son las islas CpG?
Las islas CpG se encuentran distribuidas de una forma curiosa en nuestro ADN. Son bastante infrecuentes a lo largo del genoma, pero cuando estudiamos un área de nuestro ADN en la que están codificados muchos genes, veremos que estos dímeros son mucho más frecuentes de lo habitual. Gran parte de las islas CpG se encuentran en promotores, partes del ADN relacionadas con la mayor expresión de uno o varios genes adyacentes.
La alta metilación de las islas CpG cerca de los promotores de un gen causan que sea más difícil su transcripción, el proceso de paso del ARN al ADN. En algunos casos simplemente las metilaciones “molestan” a alguna proteína necesaria para la acción del promotor, pero en otros la metilación provoca una pequeña “condensación” de la fibra de ADN
Durante este proceso, la fibra de ADN pasa de ser eucromatina, un estado en el que el ADN fácilmente transcribible, a ser heterocromatina, un tipo de ADN más “enrollado” y apretado, cuya transcripción será menos frecuente, o no llegar a darse hasta que se revierta esta metilación. Esto ocurre gracias a la acción de proteínas que actúan sobre estas zonas altamente metiladas.
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¿Es heredable la epigenética?
Las marcas epigenéticas se pueden adquirir durante el transcurso de la vida. Estos cambios se dan en respuesta a ciertos factores ambientales, como el estrés intenso, temporadas de hambruna, temperaturas extremas… También existe cierto marcaje epigenético dependiente de hábitos como el tabaquismo, o también relacionado con el envejecimiento. Estas marcas epigenéticas tienen diferente magnitud, efectos y longevidad.
Cuando se da la embriogénesis (el proceso mediante el cual se forma un nuevo ser a partir de gametos) ocurre un curioso proceso de borrado de las marcas epigenéticas de los progenitores antes de empezar a formarse la nueva vida. Debido a esto, inicialmente se tenía la idea de que la epigenética no debería tener componente heredable.
Hoy en día, gracias a multitud de experimentos, sabemos que la epigenética sí tiene cierto factor heredable, y que parte de las marcas epigenéticas que adquirimos durante nuestra vida pueden pasar a la descendencia. Esto se observó, por ejemplo, en las crías de ratones que habían padecido intenso estrés durante su vida, como el que ocurre al separarlos de sus madres demasiado temprano.
Las marcas epigenéticas que desarrollaban los ratones “estresados” pasaban a su descendencia, que repetía comportamientos similares a los de sus progenitores, como una mayor susceptibilidad al estrés o mayor hostilidad frente a escenarios inesperados.
Por qué es importante estudiarla
La ciencia avanza en múltiples direcciones a la vez. En ocasiones, es necesaria la ciencia que no obtiene una aplicabilidad directa a corto plazo, ya que puede ser la base de una experimentación futura, donde el nivel tecnológico permiten explorar mejor los conocimientos. A esto lo conocemos como ciencia básica y en ella se fundamenta gran parte del avance científico en todos los campos.
La epigenética, sin embargo, dista mucho de ser una ciencia meramente teórica o de difícil aplicación. Los análisis epigenéticos pueden realizarse hoy en día, y la información que podemos extraer de ellos nos puede abrir muchas puertas, especialmente en el campo de la salud.
La epigenética se estudia hoy en día en relación a campos como:
- Los mecanismos del envejecimiento
- El cáncer
- Los trastornos psiquiátricos
- La evolución y la adaptación de las especies
- Las alérgias
- Enfermedades degenerativas como el Alzheimer
- Enfermedades cardiovasculares
Entre muchos otros, ya que la epigenética no es un proceso que afecte únicamente a los seres humanos. De hecho, los patrones epigenéticos de cada especie puede variar bastante entre ellos, sugiriendo diferentes usos de esta “tecnología viva” de control del ADN. Es un campo vivo y muy interesante en el mundo de la genética.
Referencias bibliográficas
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- Trerotola, M., Relli, V., Simeone, P., & Alberti, S. (2015). Epigenetic inheritance and the missing heritability. Human genomics, 9(1), 17. doi:10.1186/s40246-015-0041-3.
- Seisenberger, S., Peat, J. R., Hore, T. A., Santos, F., Dean, W., & Reik, W. (2013). Reprogramming DNA methylation in the mammalian life cycle: building and breaking epigenetic barriers. Philosophical transactions of the Royal Society of London. Series B, Biological sciences, 368(1609), 20110330. doi:10.1098/rstb.2011.0330.
