¿Cómo modela la vida la epigenética?

Brona McVittie (Junio 2006)

Epigenética?

Han pasado más de 50 años desde que Watson y Crick publicaran por primera vez la estructura tridimensional de doble hélice del ADN. Debido a que la teoría evolutiva de Darwin está tan extendida hoy día, el descubrimiento de que las características hereditarias están codificadas en el ADN se ha hecho muy popular. Cuando Crick falleció, la gran atención recibida por parte de los medios de comunicación fue una indicación de la gran aceptación de estos conceptos en esferas que van más allá de la comunidad científica. Sin embargo, ahora nos estamos empezando a dar cuenta de que las teorías de la evolución centradas en los genes tienen un alcance limitado. Al igual que una compleja partitura musical, sin una orquesta de células (intérpretes) y epigenotipos (instrumentos) que lo expresen, el contenido genético es algo inerte.

La ciencia está revelando ahora cómo se interpreta nuestra partitura genética, y parece que la ejecución de esta partitura puede cambiar de forma drástica entre generaciones sin que se altere la secuencia del ADN. El campo de la epigenética intenta determinar cómo afectan a la función genómica los mecanismos que regulan la manera en que los genes son procesados. Los factores epigenéticos incluyen tanto patrones espaciales, como la organización espacial del ADN alrededor de las proteínas histónicas (cromatina), como la marcación bioquímica.

Existen cientos de clases diferentes de células en nuestro cuerpo. Aunque todas las células derivan del mismo punto de partida, las características de una neurona son muy diferentes de las de una célula del hígado. En un genoma como el humano, con más de 30.000 genes, la importancia del silencio, como ocurre en cualquier interpretación orquestal, no debe ser subestimada. A medida que las células se desarrollan, su destino está gobernado por el uso y silenciamiento selectivo de genes. Este proceso está sujeto a los factores epigenéticos. Los patrones de metilación del ADN desempeñan un papel en todo tipo de fenómenos en los que los genes son activados o desactivados, desde la mancha de color morado en el pétalo de una petunia al crecimiento de los tumores cancerosos.

Los fallos en el silenciamiento de genes pueden producir peligrosas cacofonías. Cuando la metilación del ADN es demasiado escasa, la organización de la cromatina puede verse alterada. Esto, a su vez, afecta a qué genes son silenciados después de la división celular. Cuando, por el contrario, la metilación es excesiva, el trabajo de protección llevado a cabo por los genes supresores de tumores y los genes reparadores del ADN puede perderse. Este tipo de epimutaciones han sido observadas en una amplia variedad de cánceres. Gracias a esta información epigenética están apareciendo nuevas vías terapéuticas para la exploración.

La epigenética proporciona también un medio por el que el material genético puede responder a las cambiantes condiciones ambientales. Aunque las plantas no tienen sistema nervioso ni cerebro, sus células tienen la habilidad de memorizar los cambios estacionales. En algunas especies bianuales, esta habilidad está ligada a su capacidad para florecer en la primavera, cuando se detectan temperaturas ambientales más altas. Diversas investigaciones han demostrado que la exposición al frío durante el invierno dispara cambios estructurales en la cromatina que silencian los genes de la floración en algunas especies de berros. Estos genes se reactivan durante la primavera, cuando los días más largos y las temperaturas más altas son más conducentes a la reproducción.

El ambiente puede también inducir cambios epigenéticos que afecten a generaciones futuras. Recientes estudios de laboratorio con ratones consanguíneos han demostrado cómo cambios en su dieta podrían afectar a su descendencia. Su pelaje puede ser marrón, amarillo o moteado, dependiendo de cómo se metile el gen «agouti» durante el crecimiento embrionario. Cuando se alimentó a algunas hembras preñadas con suplementos ricos en metilo , como el ácido fólico y la vitamina B₁₂, su descendencia desarrolló principalmente pelaje marrón. La mayoría de los bebés de los ratones control (que no habían recibido los suplementos) tuvieron pelaje amarillo.

De la misma forma que un director de orquesta controla la dinámica de una interpretación sinfónica, los factores epigenéticos dirigen la interpretación del ADN dentro de cada célula viviente. El entendimiento de estos factores podría revolucionar la biología evolutiva y del desarrollo, y afectar así a prácticas de áreas tan diversas como la medicina o la agricultura. Para responder a Watson, «el alfabeto genético es más parecido a la palabra de Dios, y su traducción a su mano»

Representación pictórica de la cromatina encargada por Geneviève Almouzni. Los pares de bases (en amarillo) se acoplan a lo largo de la columna vertebral del ADN (en rosa), que a su vez se enrosca íntimamente alrededor de las proteínas histónicas (en azul y blanco) para formar los cromosomas (en rojo) dentro del núcleo. Dibujo de Nicolas Bouvier.