Epigenética y herencia de caracteres adquiridos


Conrad Hal Waddington (1905–1975), fue el primero en utilizar la palabra epigenética para definir la interacción de los genes con el medio ambiente que lleva a la generación de determinado fenotipo. Waddington también fundamentaba la existencia de la herencia de caracteres adquiridos y parece que a pesar de la enorme campaña de desinformación y denostación de la biología “oficial”, evidentemente tenía razón. Al igual que Lamarck.

Los organismos son capaces de adaptarse al ambiente durante su vida o, mejor dicho, todo organismo vivo  existe porque su estructura y todo su metabolismo, están adaptados. Existe cierta flexibilidad que le permite al organismo adecuarse a la variabilidad del ambiente.  Las respuestas involucradas en este hecho están dirigidas por el genoma, aunque también hay procesos epigenéticos que participan en la regulación del sistema. Ejemplos típicos son la reacción de la piel a la exposición solar, el aumento de masa muscular y la disminución de las grasas con el ejercicio o el aumento de glóbulos rojos al viajar a regiones con menor proporción de oxígeno en el aire.

Hasta hace poco se pensaba que las variantes alélicas eran la única fuente de variabilidad dentro de una población, es decir los genes “mendelianos”. Claro que esta idea queda totalmente equivocada y obsoleta al conocer la complejidad del genoma. Pese a que casi la totalidad de los genomas son trascritos, pocos son traducidos a proteínas. Se pone de manifiesto así que gran parte (si no la mayoría) de las diferencias entre individuos no responden a diferencias alélicas de algunos genes sino al número variable de repeticiones, inversiones y deleciones que presentan de éstos, principalmente relacionados con la respuesta al ambiente (Heredia Doval, 2005).

Los cambios epigenéticos se basan en una amplia variedad de mecanismos que reducen, activan o inactivan genes y redes de regulación. Esto resulta de metilación de residuos citosina en el DNA, remodelado de la estructura de la cromatina y regulación mediada por moléculas de RNA. Los diferentes procesos interactúan dando como resultado un determinado comportamiento metabólico o fenotípico que surgió dependiendo cada caso particular,  como respuesta a un determinado cambio o estimulo ambiental. Estos eventos inducidos que generan algún fenotipo o carácter pueden heredarse a las generaciones futuras (Bossdorf y col., 2008).

Molinier (2006) demostró que la planta Arabidopsis (una planta modelo del estudio genético) tratada con radiación de onda corta incrementa la recombinación homóloga somática de un gen reportero transgénico. Estos niveles persistieron en las generaciones subsiguientes no tratadas.  Los autores concluyeron que factores del ambiente pueden incrementar la flexibilidad genética, la cual se mantiene a través de las generaciones (Liu, 2007).

Susan Lindquist trabajó en el prion sup35 de levadura. Determinó que esta proteína actúa como llave de cambio, de manera que cuando inciden ciertos factores ambientales sup35 cambia a estado de prion en que la fidelidad en el proceso de traducción decrece y los ribosomas traducen codones que teóricamente no tienen sentido, lo que activa la expresión de genes supuestamentes inexistentes, o también llamados, silenciosos.   La variedad génica deriva en un fenotipo diferente.  El estado de prion es heredado a la generación siguiente donde autoreplica (Shorter & Lindquist, 2006). En un trabajo anterior, Yury Chernoff (2001) postuló que los priones pueden considerarse un mecanismo de herencia de caracteres adquiridos.  Peter Maury (2006) también propuso un mecanismo en el cual los priones guardan y trasmiten información adquirida en las conformaciones hoja β de ciertas proteínas.  Se trata entonces de una memoria citoplasmática molecular transmitida la s generaciones siguientes (Liu, 2007).

En ratas, la exposición a glucocorticoides o a una dieta baja en proteína provoca alteraciones en la expresión de enzimas hepáticas, elevada tensión sanguínea y disfunción del endotelio en la F1 (primera generación). Estos cambios pueden transmitirse a la segunda generación sin necesidad de que haya más alteración ambiental a lo largo de la vida de los miembros de la F1.

Datos limitados de la clínica están de acuerdo con estas observaciones experimentales. En un reciente trabajo (Gluckman y col., 200) los autores hacen una revisión acerca de cómo acontecimientos tempranos de la vida pueden intervenir en la susceptibilidad a enfermedades crónicas, y también hacen énfasis en el concepto de plasticidad ambiental y mencionan algunos ejemplos en los que las influencias ambientales tienen efectos heredables (es decir, ejemplos de lamarckismo, porque el lamarckismo postula que el ambiente tiene efectos heredables, no solo los cambios que tienen lugar a nivel de secuencia del DNA; Lamarck, por supuesto, no conocía al DNA). A este respecto los autores citan el artículo de Kaati (2002) en el que estudios epidemiológicos muestran una relación entre la nutrición de los abuelos y el riesgo de diabetes en los nietos (F2). Aunque el mecanismo de herencia no está claro, parece que pueden intervenir la desaparición de marcas epigenéticas como la metilación del DNA y la modificación de histonas y también cambios en las poblaciones de microRNA.

En Drosophila melanogaster, la  mosca de la fruta, la reducción de proteías de shock térmico HSP90 (en respuesta a ambiente) causa fenotipos estables heredables. Experimentos que alteraban el DNA mediante metilación demostraron efectos heredables hasta 4 generaciones.

La actividad transcripcional, por medio de acciones epigenéticas, varía de célula a célula en un determinado organismo, la “decisión” final es probabilistica y depende del ambiente. En ratones, toxinas medioambientales y suplementos dietarios inducen cambios en DNA que son heredables. Ratones con el mismo genotipo (genoma) no expresan los genes de la misma manera. Un ejemplo es el carácter del color del pelaje. La variedad Avy es la dominante, causada por una inserción de un retrotransposon en la región (nada de mutaciones al azar). Como resultado se produce la transcripción del gen que resulta en la variedad del animal de color amarillo. Cuando este promotor es silenciado, se produce la variedad  agutí. Algunos ratones son moteados, es decir con manchas de ambos colores que resultan de un silenciameinto epigenético. Actualmente se sabe que lo que determina la expresión o no del gen correspondiente es un efecto ambiental. Cambios en la dieta  durante la preñez genera cambios en las proporciones de ratones amarillos. Esta herencia es el resultado de un paso incompleto de marcas epigenéticas al pasar a la línea germinal (Morgan y Whitelaw, 2008).

En humanos, el síndrome de Prader–Willi que se caracteriza por disminución de la capacidad mental y obesidad.  Está asociado tanto a mutaciones en el cromosoma 15 y a epimetilación aberrante (Buiting et al. 2003). En este caso sucede una falla en la desactivación del silenciameinto que pasa a través de la línea germinal masculina.

Muchos criadores de plantas, incluyendo a Luther Burbank (1849–1926) e Ivan Michurin (1855–1935), crearon plantas con caracteriticas heredables  que fueron adquiridas del tejido de ambas plantas originales. Ademas, hay cerca de 500 publicaciones de estos tipos de experimentos de hibridizacion sobre todo publicadas en Rusia. Las actividades científicas de Rusia, además de no tener divulgación en occidente, fueron denostadas severamente por la comunidad darwiniana la que en su mayoría ignora completamente los fundamentos y la veracidad de los mismos.  Sin embargo, diversos científicos han repetido (tarde, pero mejor que nunca) los experimentos y han arribado a los mismos resultados: se pueden crear variantes cuyos caracteres adquiridos persisten a través de las generaciones (Liu, 2007).

La herencia de caracteres adquiridos es un postulado que pertenece a Lamarck y establece que un estimulo ambiental genera nuevas necesidades para un organismo que responde modificando su estructura. Los postulados de Lamarck distan mucho de ser los simplistas argumentos que el darwinismo y la historia oficial se encargó de denostar. Darwin tomó de Lamarck esta idea y muchas veces sin citarlo utilizó los ejemplos descritos por él. Además del uso  y desuso de los órganos (o estructuras), que desarrolló Lamarck en su libro, Darwin en muchos casos recurrió al fantasma de la selección natural para dar una supuesta explicación en la que el concepto no aporta nada nuevo, y la eliminación del mismo del párrafo, dada su incapacidad explicativa, no genera ninguna perdida de información ya que la selección natural como ya hemos visto no aporta ninguna información para  explicar la evolución.

Darwin llevó la idea de la herencia de caracteres adquiridos un poco más allá. Y postuló la teoría de la pangénesis: Minúsculas “gémulas” que son expulsadas por las células ante un cambio ambiental circulan por el cuerpo llevando la información necesaria para la  respuesta, incluidas las células germinales. Este, aunque olvidado, es es el único aporte rescatable de Darwin. Actualmente, se postula que vectores retrovirales endógenos capturarían RNA de las célualas somáticas transduciendo luego a las células germinales. Alli, el RNA sería transcrito a DNA (retrotranscripción) y recombinaría con el DNA genómico  (Steele et al, 1998).

Steele comprobó que una parte de la descendencia de los individuos con los que trabajaba, nacían con capacidad de respuesta inmediata ante un antígeno que había sido inoculado a un parental con anterioridad. De hecho, la tolerancia a antígenos de otra cepa, que se puede conseguir al introducirlos durante los primeros días de vida del animal, se heredaba de forma incomprensible según la teoría de la barrera de Weissmann, según la cual la línea germinal y sómatica son totalmente independientes y, por lo tanto, es imposible la transmisión de caracteres adquiridos a la descendencia.

Steele propuso en la década de los 70 un modelo para explicar este “extraño” suceso: la transmisión de información referente a regiones variables concretas de los anticuerpos del sistema inmune a la descendencia. Estas regiones mutan rápidamente ante un estado infeccioso para conseguir una variedad de anticuerpos muy afín a los agentes infecciosos (a sus antígenos en verdad), de manera que cuando esto se consigue se fabrican estos anticuerpos en grandes cantidades. Así, cada vez que un individuo se enfrenta a un nuevo agente ha de realizar cientos de pruebas hasta producir (si la llega a producir) la variante de anticuerpo específica y poder combatir la infección. Con cada infección, el organismo retiene una cierta memoria de manera que si se encuentra de nuevo con el mismo antígeno es capaz de producir anticuerpos de forma inmediata.

Steele propuso su teoría, que llamó Somato germline loop, liderada por la actividad de partículas retrovíricas endógenas que serían capaces de transformar el RNA de los genes de los anticuerpos en manufacturación en los linfocitos B (línea sómatica) en DNA (mediante la enzima vírica transcriptasa inversa) y encapsular este material en una envoltura proteica  abandonar la célula y dirigirse a las gónadas (línea germinal). Finalmente las partículas víricas entrarían en las células sexuales pudiendo insertar la información que poseen en éstas confiriéndoles una pre-respuesta al antígeno. Este mecanismo, extraño pero coherente, es avalado por hechos como la alta presencia de retrovirus endógenos en los genomas (8% en nuestra especie), la posesión de transcriptasas inversas en virus y eucariotas (telomerasas), la creciente importancia de los elementos móviles en las hipótesis evolutivas y la similitud con los ciclos vitales de los retrovirus “libres” (Steele, 1998; Heredia Doval, 2005).

Con esto el autor planteó no sólo la posibilidad de herencia de caracteres en el caso del sistema inmune, sino que propuso varios ejemplos en los cuales, al igual que en el apartado anterior, la teoría neodarwinista no tenía sentido alguno: las callosidades de las patas de los avestruces, la modificación ósea de las articulaciones del tobillo en personas asiáticas y aborígenes australianos (adaptadas a su forma de sentarse) y por supuesto, la carencia de barrera de weissmann en los vegetales (Steele, 1998; Heredia, 2005).

La larga lista de ejemplos de mecanismos epigenéticos validan a este mecanismo como clave de la vida y, por ende,  del proceso evolutivo y dista mucho de ser procesos excepcionales. La epigenética y la transferencia horizontal de genes y la participación en ambos mecanismos de virus, retrovirus, y elementos genéticos móviles varios demuestran nuevamente la actualidad y vitalidad de las explicaciones lamarckianas en el proceso evolutivo. La herencia de caracteres adquiridos, denostada por el establishment, cobra fuerza y sustento a partir de los descubrimientos. 

 Bibliografía

Bossdorf O, Richards CL, Pigliucci M. (2008) Epigenetics for ecologists. Ecol Lett.; 11(2):106-15.

Buiting K, Gross S, Lich C, Gillessen-Kaesbach G, el-Maarri O, Horsthemke B. (2003) Epimutations in Prader-Willi and Angelman syndromes: a molecular study of 136 patients with an imprinting defect. Am J Hum Genet.;72(3):571-577.

Gluckman PD, Hanson MA, Cooper C, Thornburg KL. (2008). Effect of in utero and early-life conditions on adult health and disease. N Engl J Med. Jul 3;359(1):61-73.

Kaati G. , Bygren LO, Edvinssons S. (2002) Cardiovascular and diabetes mortality determined by nutrition during parents’ and grandparents’ slow growth period. Eur J Hum Genet, 10:682-8.

Heredia Doval, D. La antítesis neodarwinista y otros ensayos breves sobre evolución. Evolución y Ambiente. http://www.evolucionyambiente.org/evolucion/73-la-antitesis-neodarwinista-y-otros-ensayos-breves-sobre-evolucion.

Liu, Y (2007). Like father like son. A fresh review of the inheritance of acquired characteristics. EMBO Rep; 8(9): 798–803.

Molinier J, Ries G, Zipfel C, Hohn B (2006) Transgeneration memory of stress in plants. Nature 442: 1046–1049.

Morgan D.; Whitelaw E. (2008) The case for transgenerational epigenetic inheritance in humans. Daniel Mamm Genome 19:394–397.

Shorter J, Lindquist S (2005) Prions as adaptive conduits of memory and inheritance. Nat Rev Genet 6: 435–450.

Shorter J, Lindquist S, (2006). Destruction or potentiation of different prions catalyzed by similar Hsp104 remodeling activities. Mol Cell 23: 425-38.

Steele Edward J., Lindley Robyn A., Blanden Robert V. La firma de Lamarck: Cómo Retrogenes Cambian el Paradigma de Selección natural de Darwin. Sydney, 1998 – Allan & Unwin Pty Ltd. En: Fronteras de Ciencia.

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About esalvucci

Microbiólogo, (Universidad Nacional de Rio Cuarto). Doctor en Bioquímica (Universidad Nacional de Tucumán) Becario ANPCYT-FONCYT, CONICET y Posdoctoral CONICET. En este espacio expongo parte de mi trabajo relacionadas a otros puntos de vista respecto al paradigma dominante darwinista. El darwinismo tiene sus orígenes en las teorías del libre mercado y constituye una proyección de las mismas a la naturaleza. Su base "científica" es la seleccion natural -una tautología- y la fe en la misma sumada la genetica de poblaciones pretende explicar los complejos procesos que constituyen la evolución, la generación de nuevas estructuras y la aparicion de nuevas especies. Nada de esto puede explicarse con una tautología y una ideología económica. El darwinismo es un conjunto de interpretaciones antropocentricas, metáforas y fantasmas semánticos que no explican el proceso evolutivo ni permiten comprender certeramente los descubrimientos. Es una forma de inmovilismo científico. Es necesario un nuevo paradigma evolutivo. Un nuevo marco teórico verdaderamente científico que tenga en cuenta el trabajo de todos los naturalistas relegados de la historia y que se base en los datos y observaciones actuales.

Posted on January 18, 2013, in Darwin, Evolución, Lamarck and tagged , , . Bookmark the permalink. 2 Comments.

  1. Reblogueó esto en Experiencias UNALy comentado:
    Estudies lo que estudies… siempre tropezarás sin tener siquiera los conocimientos básicos con “algo”; Tu eliges si ignorarlo o darle el beneficio de la duda.
    Ya podrán adivinar que elegí yo…

  1. Pingback: El microbioma heredado define la salud o la enfermedad | Hacia una nueva Biología

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