Actualizado el viernes, 25 febrero, 2022
The Epigenetics Revolution es una descripción general del campo de vanguardia de la epigenética, que analiza los diversos factores que interactúan con sus genes y modifican la forma en que se comportan para convertirlo en usted. Desde la salud mental hasta la obesidad, examina las formas fascinantes y, a menudo, inesperadas en las que la epigenética puede influir en nuestras vidas y nuestra salud.
La genética se considera, con razón, un campo innovador con mucho que decirnos sobre la salud humana, la evolución y la heredabilidad. Pero no cuenta toda la historia, ni mucho menos. El hecho es que nuestro ADN es como un guión, uno que puede prestarse a muchas revisiones e interpretaciones. Lejos de estar totalmente determinado por nuestros genes, nuestro camino por la vida también se ve afectado por cómo se expresan esos genes: afectados, en otras palabras, por la epigenética . Y la implicación de estos cambios epigenéticos puede ser asombrosa, influyendo en todo, desde nuestra salud mental como adultos hasta la probabilidad de que muramos de una enfermedad cardiovascular. Como nueva frontera en la salud humana, la epigenética es un campo que querrá vigilar.
Profundice en el genoma humano y descubra lo que la genética tradicional pasa por alto
El 26 de junio de 2000 bien puede pasar a ser uno de los días más monumentales de la historia de la humanidad. Fue un día de grandes logros científicos, ya que el equipo internacional detrás del Proyecto Genoma Humano anunció que habían mapeado con éxito el genoma humano, por primera vez. Finalmente teníamos el código para descubrir los secretos de la vida humana.
Pero, por supuesto, las cosas no terminaron ahí. La ciencia nunca se detiene y, en estas claves científicas, seguimos la historia de lo que ha estado sucediendo desde junio de 2000. Iremos más allá del genoma humano, acercándonos para centrarnos en la nueva frontera de la investigación genómica: el estudio de la epigenética .
Aprenderemos cómo se enciende y apaga el código genético dentro de sus células, qué causa los cambios y cómo ocurren a pesar de que su ADN permanece sin cambios.
La epigenética no es importante solo porque está a la vanguardia de la investigación biológica. También es importante debido al enorme papel que desempeña en nuestras vidas en general: desde la obesidad hasta el trauma y la salud cardiovascular hasta el metabolismo, la epigenética es la base de algunos de los procesos más importantes de nuestro cuerpo.
En el camino, veremos qué acertó una teoría evolucionista desacreditada, descubriremos qué nos enseña la hambruna sobre el desarrollo humano y examinaremos la base biológica del daño psicológico.
Si desea superar la simple imagen en 2D de la salud humana que ofrece la genética estándar, entonces está de enhorabuena.
Aprenderás
- por qué su ADN solo cuenta la mitad de la historia;
- cómo la dieta de su abuelo podría estar afectando su salud hoy; y
- lo que nos pueden enseñar unos ratones sobrecargados sobre la negligencia infantil.
La epigenética explica lo que la genética estándar no puede
Mapear el genoma humano fue una tarea gigantesca. Identificar y analizar todos los genes que componen un ser humano no es poca cosa, incluso para un equipo de expertos dedicados, por lo que no es de extrañar que la finalización del proyecto haya provocado una gran fanfarria y entusiasmo público.
Bill Clinton, quien era presidente cuando el genoma fue secuenciado completamente por primera vez, declaró oficialmente: «Hoy estamos aprendiendo el idioma en el que Dios creó la vida». El ministro de Ciencia del Reino Unido, Lord Sainsbury, declaró: «Ahora tenemos la posibilidad de lograr todo lo que siempre hemos esperado de la medicina». Grandes declaraciones, de hombres poderosos, pero en retrospectiva, ¿fueron tan precisas? Bueno, quizás no del todo.
Parte del problema fue que sobrestimamos la importancia del ADN. Lo pensamos como un gran conjunto de instrucciones biológicas estrictas, como un molde para hacer piezas idénticas en una fábrica. Pero resulta que la realidad es bastante diferente.
Verá, sería mejor que pensáramos en el ADN humano como un guión en lugar de un molde. Consideremos un guión de teatro real por un minuto. Tomemos Romeo y Julieta de Shakespeare , por ejemplo : aunque cada producción toma las palabras y las direcciones escénicas de Shakespeare como punto de partida, cada actuación termina siendo diferente, porque el guión se puede interpretar de muchas maneras diferentes.
Durante los ensayos, el director y los actores escribirán sus propias notas e instrucciones en los márgenes de sus guiones iniciales y, al hacerlo, convertirán el trabajo inicial en algo nuevo e idiosincrásico.
Entonces, ¿qué tiene eso que ver con la biología? Bueno, si pensamos en los seres vivos como producciones teatrales, entonces el ADN es el primer guión con el que se nos da para trabajar: nuestra obra maestra original. ¿Agregue esas anotaciones tan importantes en los márgenes que hacen que cada guión sea único? Bueno, eso es epigenética.
La epigenética controla la expresión de nuestros genes, dirigiendo la medida en que un gen realiza su función. Las modificaciones epigenéticas son como las pequeñas notas del actor que dicen: «Diga estas palabras en voz baja», «Grite esto» o incluso «Sáltese esta línea por completo».
En otras palabras, son instrucciones únicas que le dicen a las células individuales que componen su cuerpo cómo comportarse en diferentes circunstancias. La información epigenética es lo que impide que una célula de la piel se convierta en una neurona, o que una célula del hígado se convierta en músculo esquelético.
Así como la obra de Shakespeare puede dar lugar tanto a representaciones tradicionales en estilo renacentista como a interpretaciones modernas como la película de Baz Luhrmann de 1996, un solo “guión” de ADN puede dar lugar a características muy diferentes.
Para entender esto un poco más, olvidémonos de Romeo y Julieta por un minuto, y centrémonos en un tema menos atractivo: los ratones, ratones de laboratorio endogámicos, para ser exactos.
Ahora bien, estos ratones no son endogámicos por ninguna culpa. Sus manipuladores humanos los han criado selectivamente con sus hermanos generación tras generación, hasta el punto de que se han vuelto genéticamente idénticos. Y, sin embargo, a pesar de que cada ratón parece idéntico a sus hermanos al nacer, a medida que los ratones crecen, comienzan a mostrar sus diferencias, en cosas como su peso corporal y temperamento, por ejemplo. Y esto a pesar de mantenerse exactamente en el mismo entorno.
Esta diferencia entre la composición genética, conocida como genotipo , y los rasgos de la vida real, como el aumento de peso, conocida como fenotipo , a menudo se explica por la epigenética. Así que ralenticemos las cosas un minuto y echemos un vistazo a lo que eso significa realmente para nuestros ratones.
En términos de mecánica, la expresión de sus genes se modifica de dos formas principales.
La primera es a través de lo que se llama metilación del ADN . Ahí es cuando se agrega una etiqueta química llamada grupo metilo al ADN. La mayoría de las veces, este proceso específico provoca la desactivación de genes.
El segundo tipo de modificación epigenética implica cambios en las histonas , un tipo de proteína que estructura el ADN en el núcleo. Los cambios en las proteínas de las histonas pueden ser más variados: en lugar de simplemente apagar un gen, pueden actuar como un regulador de intensidad, fortaleciendo o debilitando la expresión de un gen de la misma manera que encenderías o apagarías las luces de tu casa.
Para nuestros ratones jóvenes, donde vemos diferencias de peso, se cree que esto se debe tanto a la metilación del ADN como a las modificaciones de las histonas. Y es probable que estas diferencias epigenéticas se establezcan muy temprano, tal vez incluso en el útero.
Si volvemos a nuestra analogía con Shakespeare, podemos considerar la metilación del ADN y las modificaciones de histonas como una especie de taquigrafía que los actores usan para alterar sus guiones. La metilación del ADN dice: «Omita esto», mientras que las modificaciones de las histonas le dicen a un actor qué tan fuerte e intensamente deben emitir ciertas líneas.
Ahora que sabemos qué es la epigenética y cómo funciona, veamos algunas de sus ramificaciones para los humanos. Después de todo, ¡no son solo los ratones endogámicos los que se ven afectados!
Una hambruna trágica de mediados del siglo XX puede ayudarnos a comprender cómo funciona la epigenética
A veces puede resultar difícil estudiar las modificaciones epigenéticas en los seres humanos. Cuando se trata de ratones de laboratorio, podemos crear camadas genéticamente idénticas, controlar cuidadosamente el medio ambiente y, en general, hacer con ellos todo lo que queramos. Con los humanos, no tanto.
Pero eso no significa que estemos completamente perdidos, a veces el mundo crea sus propios experimentos. Que es exactamente lo que sucedió durante el último invierno de la Segunda Guerra Mundial, cuando un bloqueo alemán provocó un período de intensa y amarga escasez de alimentos en los Países Bajos.
Durante la hambruna que siguió, se estima que murieron 22.000 personas y los desesperados supervivientes comieron todo lo que pudieron: bulbos de tulipán, sangre de animales, lo que sea. En términos humanos, fue una tragedia absoluta. Pero para la ciencia, el impacto de la hambruna resultó interesante. Esto se debe a que este experimento no planificado, en un número tan grande de personas, arrojó una luz muy necesaria sobre un fenómeno conocido como programación del desarrollo .
Si cree que eso suena como algo que podría hacer un ingeniero de software, piénselo de nuevo. La programación del desarrollo en realidad se refiere a la influencia duradera en los adultos de eventos que tuvieron lugar durante su desarrollo prenatal. En otras palabras, es un relato de cómo los eventos durante la gestación pueden afectar la salud de un niño en el futuro, incluso como adulto décadas después.
Como veremos, la epigenética juega un papel clave en algunos de estos desarrollos. Pero por ahora, volvamos nuestra atención a lo que se conoció como el invierno del hambre holandés. Desde un punto de vista científico, las terribles dificultades que atravesaron los supervivientes de esta hambruna los convirtieron en una población fascinante de estudiar. Juntos formaron un grupo claramente definido pero numeroso: un grupo que había sufrido un solo período de desnutrición potencialmente mortal, todo al mismo tiempo.
Una de las primeras cosas a las que los científicos dirigieron su atención fue el peso al nacer y cómo la hambruna afectó a los bebés nacidos de mujeres que estaban embarazadas en el momento de la tragedia. Notaron dos cosas.
Primero, descubrieron que importaba mucho en qué etapa del embarazo se encontraba el feto cuando golpeó la hambruna. Si la escasez golpea durante los últimos meses de embarazo, es probable que el bebé nazca pequeño. Pero, si la hambruna golpeaba al principio de la gestación, era probable que el bebé tuviera un peso normal.
Lo diré de nuevo, ya que es importante para lo que viene después. Cuando la hambruna golpeó al final de la gestación, los bebés eran generalmente pequeños. Y cuando llegó temprano, estaban en el promedio.
Hasta ahora, muy sencillo. Pero es lo que descubrieron los científicos lo que realmente merece nuestra atención. Verá, lo que encontraron fue que estos bebés pequeños tendían a permanecer pequeños, incluso en la edad adulta, experimentando obesidad a un ritmo menor que la población general.
Sin embargo, para los bebés que nacieron con un peso normal, las cosas fueron diferentes. No solo mantuvieron un tamaño normal y saludable, sino que en realidad tenían un mayor riesgo de obesidad. Esto es coherente con lo que sabemos sobre la programación del desarrollo: que los factores ambientales, incluso en el útero, pueden cambiar la forma en que los niños crecen y se desarrollan a lo largo de sus vidas. Y, poco a poco, vamos averiguando qué tiene que ver la epigenética con este fenómeno.
¿Recuerda la metilación del ADN? Fue una de las dos formas que pueden adoptar las modificaciones epigenéticas. Bueno, los estudios que analizaron la metilación del ADN en supervivientes del invierno del hambre holandés encontraron alteraciones en algunos de los genes clave involucrados en el metabolismo. Y aunque esto no prueba causa y efecto, ciertamente sugiere que la desnutrición fetal podría influir en el peso adulto y que se debe a los cambios epigenéticos realizados durante la gestación.
Piénselo de esta manera: si un bebé en crecimiento recibe una alimentación limitada de su madre en las primeras etapas del embarazo, es probable que ese bebé termine programado para aprovechar al máximo un suministro de alimentos restringido. Una vez que nace el bebé y la hambruna ha pasado, algunas de estas modificaciones epigenéticas permanecen en su lugar, y las mismas cosas que ayudaron al feto a alcanzar un tamaño saludable, ahora lo predisponen a la obesidad en la edad adulta.
Algunos cambios epigenéticos pueden transmitirse de generación en generación
Pero dejemos ahora la década de 1940 y retrocedamos un poco más en el tiempo hasta principios del siglo XIX y un biólogo francés llamado Jean-Baptiste Lamarck. Lamarck fue el autor de una obra llamada Philosophie Zoologique , en la que expuso una teoría peculiar de la evolución.
Según su teoría, si un animal pudiera adquirir rasgos ventajosos durante su propia vida, podría transmitirlos a su descendencia y, al hacerlo, impulsar la evolución en el transcurso de una sola generación.
Entonces, por ejemplo, una jirafa que alarga su cuello al estirar constantemente las hojas podría pasar un cuello más largo a sus hijos. O un herrero cuyo trabajo intensivo en mano de obra fortaleciera sus músculos podría transmitir esa misma fuerza a sus hijos e hijas.
Por supuesto, a raíz de Charles Darwin, entendemos que no es así como funciona la evolución, ni mucho menos. Lo que sabemos de Darwin es que, de vez en cuando, ocurren mutaciones aleatorias en los organismos y, si estas mutaciones son útiles, proliferan.
Pero las características adquiridas, los rasgos que desarrollamos a lo largo de nuestra vida, no se pueden transmitir. ¿Derecha? Después de todo, las características adquiridas no tienen nada que ver con nuestros genes y no los alteran.
Pero esa es la cuestión. En algunas situaciones, los humanos no solo transmiten información genética: a veces también transmiten información epigenética. En determinadas circunstancias, entonces, las características adquiridas podrían transmitirse de una generación a la siguiente, tal como planteó Lamarck hace dos siglos.
Ahora piense de nuevo en el invierno del hambre holandés porque entra en juego aquí en nuestra comprensión de la herencia epigenética. Recordará que la desnutrición durante la gestación podría afectar las posibilidades de que un bebé se vuelva obeso más adelante en la vida. Pero, lo que es aún más impactante es el hecho de que si ese bebé es una niña y se convierte en madre, ¡es probable que su propio hijo primogénito pese más que el promedio al nacer!
Vale la pena insistir en eso: es probable que el nieto de la superviviente de la hambruna pese más de lo normal, todo porque su abuela soportó una hambruna mientras estaba embarazada dos generaciones antes.
Pero, por muy esclarecedora que sea esta información, sigue siendo un ejemplo algo imperfecto de herencia epigenética. Y la razón principal de esto es que no podemos decir con absoluta certeza que el proceso subyacente es epigenético. Después de todo, un escéptico podría argumentar que la desnutrición del bebé en gestación en el momento de la hambruna sentó las bases de su propio embarazo anormal años después de una manera que no tenía nada que ver con la epigenética.
Afortunadamente, tenemos otros ejemplos más sólidos de herencia epigenética, y esta vez, es el turno de los padres. Verás, lo que pasa con los padres es que no llevan al feto y tampoco aportan mucho citoplasma al cigoto.. Si recuerda su biología de la escuela secundaria, recordará que el citoplasma es el líquido dentro de una célula humana y que cigoto es el nombre del óvulo fertilizado que forma el feto. Entonces, si bien el padre no agrega mucho al citoplasma del cigoto, la madre sí contribuye bastante, lo que significa que se podría argumentar que tener un citoplasma inusual es lo que explica la herencia aparente, es una genética sencilla. Pero eso no se aplica a los padres: la conclusión es que, si vemos la herencia transgeneracional de padre a hijo, y sabemos que no es genética, entonces la herencia epigenética es una explicación bastante probable.
Una vez más, la historia creó un «experimento» que mostró este proceso en acción. Lo hizo de la misma manera trágica que lo había hecho en los Países Bajos: en la forma brutal de escasez de alimentos, esta vez en el norte de Suecia a principios del siglo XX. La diferencia fue que esta vez los desabastecimientos fueron intermitentes y se alternaron con períodos de gran abundancia.
¿Los resultados? Si un niño experimentara un hambre prolongada durante los pocos años antes de llegar a la pubertad, su propio hijo tendría menos probabilidades que el hombre promedio de morir de una enfermedad cardiovascular. Pero si un niño tuviera acceso a una gran cantidad de alimentos en el mismo período de desarrollo, la noticia no era tan buena: sus nietos tendrían más probabilidades que el promedio de morir debido a enfermedades diabéticas.
Los estudios en ratones parecen confirmar esta observación: la dieta de un padre puede desencadenar cambios epigenéticos que pueden transmitirse a su descendencia. Quizás el adagio familiar subestima las cosas. En lugar de decir «Eres lo que comes», tal vez deberíamos agregar, «¡y eres lo que comieron tus padres y lo que comieron tus abuelos antes de eso!»
Si nuestras decisiones dietéticas no estaban lo suficientemente tensas, ahora nos enfrentamos a la preocupación adicional de que cada vez que nos desconectamos, lo hacemos a expensas de nuestros descendientes. Con eso en mente, tal vez hubiera sido mejor si nuestro amigo de la biología del siglo XIX, Lamarck, se hubiera equivocado completamente.
El trauma infantil parece tener efectos epigenéticos
Aquí tienes una pregunta: ¿Alguna vez te has encontrado con una “memoria de miseria”? Es una especie de autobiografía que presenta un relato desgarrador de la convulsa vida del autor, especialmente cuando era un niño indefenso. En este tipo de escritura abundan las historias de abandono, trauma y abuso infantil, pero sorprendentemente, los libros más vendidos tienden a contar historias que, en general, son bastante optimistas.
Verá, en las narraciones más populares, el niño crece y finalmente supera cualquier adversidad que enfrentó desde el principio. En lugar de verse retenida para siempre por el trauma de la infancia, la autora tiene éxito a pesar de las probabilidades y, en última instancia, encuentra como adulta la felicidad que anhelaba de niña.
Es un arco narrativo satisfactorio, pero una de las razones por las que lo encontramos tan fascinante es que reconocemos lo raro que es en el mundo real. El hecho es que el abuso y la negligencia infantil son bastante difíciles de superar y, a menudo, preparan a los niños para dificultades emocionales de por vida.
Para tomar solo una cifra impactante, las personas que fueron abusadas o descuidadas cuando eran niños tienen tres veces más probabilidades de suicidarse que el promedio. ¿Pero por qué? Bueno, la respuesta estándar es que el trauma infantil puede provocar un daño psicológico duradero. Eso es cierto, por supuesto, pero es más una descripción que una explicación. Desde un punto de vista científico, ¿qué es lo que realmente hace el trauma infantil que puede afectar de manera tan adversa la salud mental de los adultos?
Como habrás adivinado, una teoría es que el trauma infantil está codificado epigenéticamente, ejerciendo un efecto en los adultos décadas después de que terminaron los eventos perturbadores. Hasta ahora, los científicos han analizado un par de mecanismos que creen que podrían subyacer a este fenómeno, pero nos centraremos en uno solo, y es la producción de cortisol .
Probablemente hayas oído hablar del cortisol: es una hormona que producimos en respuesta al estrés. En pocas palabras, cuanto más estrés experimentamos, más cortisol producimos.
No le sorprenderá saber que los adultos que pasaron por un trauma cuando eran niños muestran niveles elevados de cortisol cuando crecen: están sobreestresados crónicamente. Y no debería sorprenderle que esto también sea cierto para otras especies. Las crías de rata desatendidas, por ejemplo, también se convierten en ratas adultas estresadas.
Entonces, ¿cómo se ve la negligencia en el mundo de las ratas? Bueno, es bastante simple: una buena crianza de las ratas equivale a lamer y acicalar mucho durante la primera semana de vida. Cuando las ratas reciben mucha atención cuando son bebés, crecen equipadas para lidiar con el estrés de una manera saludable. Las tensiones leves de la vida tienden a no molestarlos.
Pero cuando las ratas no son lo suficientemente lamidas y arregladas cuando son bebés, cuando son descuidadas, en otras palabras, crecen con niveles más altos de estrés y reaccionan de forma exagerada a situaciones que solo son levemente alarmantes.
En los animales que mostraron mucho afecto materno, el receptor de cortisol en una parte del cerebro conocida como hipocampo se expresó mucho. Para volver a nuestra analogía teatral, el «guión dramático» del ADN de las ratas tenía la instrucción adicional de: «¡Asegúrate de decir esta línea alto y claro!» Y al expresar el receptor de cortisol con más fuerza, los niveles de cortisol se reducen.
En pocas palabras: una mayor expresión del receptor de cortisol significa menos cortisol en el sistema de las ratas, lo que a su vez hace que las ratas estén bastante tranquilas.
En las ratas desatendidas, por otro lado, el ADN relevante está metilado en mayor medida. Recuerde: esto es cuando se agrega un grupo metilo al ADN y, a menudo, reprime la expresión génica. Entonces, para estas ratas desatendidas, su guión les dice: “No enfatices esta línea. Sotto voce estará bien, muchas gracias «. Y entonces su cortisol aumenta. Es esa pequeña nota epigenética la que prepara a los bebés rata abandonados para un futuro muy estresante. Ahora los científicos se preguntan si lo que ven en las ratas también se aplica a los humanos.
A medida que terminamos, vale la pena señalar que este tipo de investigación, a veces denominada neuroepigenética, es uno de los trabajos más controvertidos que se están realizando en el campo en constante evolución de la epigenética.
Los escépticos argumentan que las modificaciones epigenéticas en cuestión son demasiado pequeñas para dar lugar a diferencias de comportamiento tan pronunciadas. Pero, sea cual sea el caso, la investigación sobre los aspectos epigenéticos del trauma infantil no muestra signos de desaceleración. Solo podemos esperar que los próximos años revelen algunos de los misterios persistentes del campo.
