Lamarck, el gran naturalista


Podía tener una gran capacidad de interpretación de la vida dado que era un naturalista y trabajaba con las especies, logrando enormes avances en Botanica y Zoologia. Pese al limitado conocimiento de la epoca, que él logro ampliar enormemente, podía entender mejor a la vida y su evolución intrinseca mucho mejor que aquellos que ven especies u organismos discretos luchando entre sí y con el ambiente. Lamarck legó un gran cúmulo de conocimientos a la biología que reunió gracias a la capacidad observacional y analítica de un naturalista. Continue reading

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El microbioma heredado define la salud o la enfermedad


La alimentación de los padres contribuye a la salud de los hijos.

El equilibrio del holobionte humano (el superorganismo formado por organismo hospedero y microorganismos que conviven con él) radica en la completa integración física y metabólica entre los organismos que lo conforman. El estado de salud está definido por la acción del microbioma asociado al ser humano, que participa en la regulación del sistema inmunológico, en la nutrición, en la regulación hormonal, en el correcto funcionamiento del eje cerebro-intestino y en el mantenimiento de la homeostasis de todo el sistema.

microbioma y salud

La pérdida de parte del microbioma a lo largo de la evolución humana, nos ha dejado con un sistema inmune hiperreactivo que ha incrementado la incidencia de enfermedades relacionadas al sistema inmune y a la respuesta inflamatoria. Entre estas enfermedades tiene central atención, las enfermedades inflamatorias intestinales y las alergias, así como también la obesidad y el síndrome metabólico.

Este desequilibrio, y estas enfermedades, suelen tener características en común. La alteración del microbioma normal y una alteración de los niveles de citoquinas y marcadores pro-inflamatorios.

Pero la pregunta central desde hace un tiempo ha sido si el desbalance inmune era un síndrome heredado que provocaba un cambio en el microbioma una vez avanzada determinada enfermedad o si el microbioma alterado provocaba una respuesta inmune exacerbada.

Un reciente trabajo (Agosto 2013) echa luz sobre este aspecto y además refuerza el carácter evolutivo fundamental de la epigenética y la herencia de caracteres adquiridos.

El trabajo de Myles y col. publicado en Journal of Inmunology comienza planteando que  las tasas de enfermedades autoinmunes se han incrementado dramáticamente en la población nacida desde finales de 1980 cuyos padres fueron de los primeros expuestos a dietas con exceso de grasas saturadas y altas calorías. La hipótesis del trabajo es que la exposición a dietas altas en grasa durante la gestación y el desarrollo perinatal temprano podría afectar la respuesta inmune en el futuro.

Exponen un grupo de ratones a dietas altas en grasas y otro grupo a dieta normal. Luego cada grupo es colocado en jaulas de apareamiento. Las crías reciben entonces distintos tratamientos. Algunas continúan con la misma dieta que los padres luego del destete, mientras que otros grupos de crías reciben dietas intercambiadas respecto de sus padres. Se evalúa distintos parámetros y se realizan distintos desafíos para cada grupo que se resumen en la siguiente figura (click para ampliar). En la misma, mayor tamaño de fuente indica mayor intensidad o número de ese parámetro.

myles 2013

Los ratones cuyos padres habían ingerido dieta rica en grasas saturadas (western diet) tuvieron mayor alteración del sistema inmunológico, mayor mortalidad ante infección con E. coli y mayor reactividad inflamatoria local y sistémica. En tanto que aquellas crias cuyos padres recibieron dieta normal presentaron efectos menos intensos. La alteración se debe a herencia epigenética (metilación de histonas asociadas a genes de TLR-2 y LBP) y a la herencia adquirida de un microbioma alterado.

El microbioma heredado “decide” la mayor propensión a enfermedades inflamatorias. Al poner en una misma jaula a crías que provenían de los distintos tratamientos, los efectos heredados se atenúan, reduciéndose en el grupo más reactivo la mortalidad y los efectos inflamatorios, aunque el microbioma resultante es diferente a aquél que presentaba cada grupo por separado.

El trabajo, entre otras cosas, concluye:

myles 2013_2

Hasta aqui el trabajo presentado.

Este trabajo es una evidencia más del carácter fundamental del mecanismo integrativo a lo largo de la evolución. Este organismo integrado (el organismo humano y su microbioma) es un factor heredado, más allá de los genes que determina la existencia y el funcionamiento de todo el sistema. Cambios en la vida de la madre provocan efectos heredables. Caracteres adquiridos son heredados y estos contribuyen dramáticamente a la vida de la progenie. Los genes responden a estos cambios ambientales (el organismo y su milieu, lamarckiano) y son definidos por los cambios ambientales, no como entidades discretas sino como una red compleja conformada por todas las moléculas implicadas que definirán el fenotipo final. En ello la herencia (los genes) será modificada, de acuerdo a innumerables efectos ambientales, por “decisiones” epigenéticas.

La evolución, proceso intrínseco a la vida, debe ser explicada teniendo en cuenta estas contundentes evidencias científicas.

Emiliano Salvucci

Fuente:

Myles IA, Fontecilla NM, Janelsins BM, Vithayathil PJ, Segre JA, Datta SK. Parental dietary fat intake alters offspring microbiome and immunity. J Immunol. 2013 Sep 15;191(6):3200-9. doi: 10.4049/jimmunol.1301057. Epub 2013 Aug 9. (PubMed) (J. Immunol.)

La crítica de Morgan


Ocasionalmente uno oye la sentencia que dice que hemos llegado a darnos cuenta de que no sabemos nada acerca de la evolución. Este punto de vista es la reacción saludable a la creencia sobre-confiada de que conocemos todo acerca de la evolución

Mi buen amigo, el paleontólogo esta en un peligro mayor de lo que piensa, cuando abandona las descripciones e intenta la explicación. Él no tiene manera de comprobar sus especulaciones y es notable que la mente humana sin control tiene la mala costumbre de divagar.

El genético dice al paleontólogo, ya que usted no sabe y por la naturaleza de su caso, nunca sabrá, si sus diferencias son debidas a un cambio o a mil, usted no puede decirnos ciertamente acerca de las unidades de la herencia que han hecho posible la evolución.
Y sin este conocimiento no pueden entenderse las causas de la evolución.

Hoy se acepta generalmente la creencia de que la evolución ocurre por medio de procesos naturales. No parece probable que se vuelva a revivir la disputa entre evolución y creación.

Debemos encontrar qué causas producen la variación en animales y en plantas. También debemos encontrar qué variaciones se heredan y cómo. Si la evidencia circunstancial de la evolución orgánica, procedente de la anatomia comparada, la embriología y la paleontología es coherente, entonces debemos ser capaces de observar la evolución en el presente, por ejemplo, seremos capaces de ver la ocurrencia de variaciones y su transmisión. Esto lo ha hecho el genético mediante el estudio de las mutaciones y de la herencia mendeliana, como las lecciones que siguen mostrarán.

Los resultados mostraran más allá de toda duda que los caracteres de los tipos silvestres se heredan de la misma manera que los de los mutantes, algo que no suele ser apreciado más que por los estudiantes de Genética aunque es del máximo significado para la teoría de la evolución.

La evolución desde este punto de vista ha consistido principalmente en introducir factores nuevos que influyen en los caracteres presentes en animales y plantas.
Esta visión nos da un cuadro diferente del proceso de evolución de la vieja idea de una lucha feroz entre indivíduos de una especie con la supervivencia de los más aptos y la aniquilación de los menos adaptados. La evolución toma un aspecto más pacífico.

La teoría de Darwin de la Selección Natural todavía ocupa el primer lugar en cada discusión de la evolución, y por esta misma razón la teoría necesita el análisis cuidadoso; no es difícil demostrar que la expresión “Selección Natural” es una metáfora que encierra muchos significados diferentes para hombres diversos.

Darwin mismo tenía extraordinario cuidado, sin embargo, en las declaraciones que hizo en esta conexión y es más bien por implicación que por referencia real que uno puede atribuir significado a sus opiniones. Sus contemporáneos y muchos de sus seguidores, sin embargo, parecen haber aceptado esta interpretación “deslizante” como la doctrina cardinal de la evolución. Si se duda esto o mi declaración entonces se cuestiona, entonces uno debe explicar por qué la teoría de la mutación de de Vries se encontró con tan poco entusiasmo entre zoologos y botánicos; y uno debe explicar por qué el trabajo espléndido de Johannsen encontró tal oposición de la escuela inglesa los biometricos que entre la escuela post-darvinista se asumen para ser los descendientes lineales de Darwin.

Thomas Hunt Morgan (1866-1945; Premio Nobel de Fisiología o Medicina en 1933). “A Critique of the Theory of Evolution”, 1916.

Tomado del blog de Emilio Cervantes.

THE HOLOBIONT AND THE BIOME DEPLETION THEORY


This text  is part of a book chapter:
Salvucci.2013. Crohn´s Disease within the Hologenome Paradigm, in “Crohn’s Disease: Classification, Diagnosis and Treatment Options”, Nova Publishers, 2013 (you can find the complete book here)

In 1990, Dr Erika von Mutius compared the rate of allergies in children of Democratic Germany and Federal Germany and she found that, contrary to their initial hypothesis, poor children with low sanitary conditions and rural life had fewer incidences of allergies. By those times, Dr Stachman who was working with hay fever, postulated that a previos viral infection in children could result in higher risk to develop allergies, but the results he found rejected this hypothesis. Population groups that have either been vaccinated or infected with mycobacteria (Bacillus Calmette-Guerin (BCG)) have shown to an association with a reduced risk to develop allergic disorders (Strachan, 1989). Recently, more works support the hypothesis of exposition to mild infections reduces the incidence of atopic diseases.

These researches lead to postulate the Hygiene hypothesis also called the “old friends hypothesis” that considers that the interaction in early life with different microorganisms (Bacteria, Virus, Eukarya) results in a less risk to develop allergies and atopic diseases.

Either by cell number or by genome size the microbiota outnumbers their host. The hologenome theory coined by Zilberg-Rosenberg and Rosenberg (2008) considers that the host and their microbiome constitute a unity, the holobiont. This superorganism is a result of cohabitation of different organism integrated as one, and could be considered a result of symbiopoiesis, or codevelopment of the host and symbiont (Rosenberg and Zilber-Rosenberg, 2011; Gilbert et al. 2010; Rohwer et al., 2002; Margulis and Foster, 1991).  The genetic contribution of the microbiome is more than 100000 genes that provide numerous trials not encoded in our genome (Dumas, 2011).

This evolutionary approach that considers any organism a result of integration with microorganisms has many implications and it is related to the Bioma Depletion Theory (a kind of enlargement of the “hygiene hypothesis”) that considers that human (and all mammals) and their microbiome evolved as a “superorganism” (Kinross et al., 2008; Rook, 2009). The immune system can be seen as an interface with their symbiotic organisms that have co-evolved more than a defense against invading organisms. The widely appreciated medical care in combination with technology, increased the occurence of allergic disorders, autoimmune diseases and left us an over-reactive immune response caused by a loss and separation of our partners, our microbiome that normally interact with our immune system (Figure 1) (Kau et al., 2011; Garn and Renz, 2007).

These partners involve not only the commensal bacteria, but also metazoans “parasites” and millions of virus. Bacteria comprising the microbiome have mobile elements that include plasmids, transposons, integrons, bacteriophages (Jones, 2010) that constitute the mobilome (Siefert, 2009). This genetic pool and the horizontal gene transfer within the microbiome is a key factor of the microbiome activity and constitute the dynamic response to the environment leading to the adaptation of the holobiont. It fuels the adaptive potential of the whole holobiont (Figure 1). The metabolism of microbiome and the host are intertwined constituting an integrated organism. In multicellular eukaryotes, transposition, genome reorganizations, retrovirus extrusion or insertion, etc. must be taking place in the germ line to result in a structural or metabolic change. Somatic cells have an intragenomic dynamics in response to environmental conditions.

me cago en wordpress

Figure 1. The superorganism or holobiont is the result of integration of pre-existing systems: Mobile elements or “mobilome” respond to the environmental factors with dynamic movement between genomes that constitutes a key mechanism for metabolic and structural changes on microbiome. The metabolism of microbiome and the host are intertwined constituting an integrated organism (holobiont). The medical care, use of antibiotics, technology and western way of life, resulted in a change and lost of our microbiome and an increased occurence of autoimmune and metabolic diseases that are related with an immune disbalance (Modified from Salvucci, 2011).

Vannier-Santos and Lenzi (2011) explain that taking into account that organisms identified as “parasites” are almost the 80% of known species and considering that all the theoretical explanation obtained are based on just a little part of the total organisms that exist (Windsor, 1998), we can refer to parasites as cohabitants since this close interaction drives the evolution and existence of the organisms (Vannier-Santos and Lenzi, 2011). Microbes and helmints that normally are understood as parasites have cohabited with their host and they are even greater than the host. If nature is a continuous battle bacteria and parasites should have won a long time ago. Considering that Life exists as a net, as a process (Maturana and Varela, 1999) it is possible to say that no organisms are a free-living specie sensu stricto.

The host and its symbiotic microbiota acts in cooperation (thus cooperation becomes a priority instead of competition). Even when Zilber-Rosenberg and Rosenberg, 2008 suggests that it should be considered a unit of selection in evolution and they remarks that the theory is in agreement with darwinism, the hologenome theory represent a holistic approach that considers each specie or organism as a result of an integration and this mechanism is observed at every level of nature: insertional activities of virus, bacterial, viral and archaeal DNA in eukaryotic genomes, endosymbiotic relationships and holobionts. This paradigm (like symbiogenesis of Merenchovzky and Margulis) contrasts with the observable facts in nature against the individualistic, selfish and economist conception of darwinism.

The hologenome theory and the holistic approaches like the concept of autopoiesis coined by Maturana and Varela (Varela et al., 1974) and Lynn Margulis` endosymbiotic theory (Margulis and Fester, 1991) are related in understanding the evolution of life as integrative processes.  The concept of autopoiesis considers a living system as a dynamic composite entity, a unity as a closed network of productions of components in a way that through interactions in composition and decomposition, the components: a) recursively constituted the same network of production that produced them, and b) specify the extension of the network and constitute operational boundaries that separate it as a dynamic unity in a space defined by elements of the kind of those that compose it (Maturana, 2002). The word autopoiesis connotes the organization of living systems as closed networks of molecular production. The endosymbiotic theory explains the emergence of organelles and nucleus of eukariotyc cells. These theoric frameworks and the hologenome theory explains that the existence of each organism is the consequence of integration of pre-existing organisms (or parts), but the result is more than the sum of the parts. Any organism is the result of an inherent property of autoorgnanization and autopiesis. The genome of each organism is the result of combination of bacterial, virus and eukaryotic DNA. Finally, any organism is the result of the interaction of their own genome with the genome of the organisms that co-evolved with it. In the case of mammals, the principal organism or “host” is the result of integration with their microbiota (constituting the holobiont), and their metabolisms were and are intertwined (as a “superorganism”) along evolution. (Vannier-Santos and Lenzi, 2011; Kau et al., 2009; Tilg and Kaser, 2011; Gazla and Carracedo, 2009; Zilber-Rosenberg and Rosenberg, 2008).

Microbial eukaryotes in the human gut have been studied primarily from a parasitological point of view and are generally considered to impact negatively on human health (Parfrey et al. 2011). Biome depletion theory could explain that these cohabitants were necessary to maintain the homeostasis of the superorganism or holobiont.

Nowadays, several diseases are considered the new epidemics. The incidence of a group of diseases have increased since the industrial era. These are related to a hyperreactive immune system and this unbalance is related to the separation of our partners along the last thousands years. The immune balance was maintained by the microbiota that humans have been losing with modern medicine, new technologies and changes in the way of life.

Autoimmune diseases like type 1 diabetes, artritis, lupus and inflammatory related diseases like infflamatory bowel disease (IBD), diabetes, asthma could be treated with a biome restoring process that could be done by probiotic administration. The genetic background necessary to develop any of these illnesses (intrinsic factors) is directly and closely related and influenced by the metabolism of microbiota (extrinsic factors) (Tilg and Kaser, 2011; Proal et al., 2009).

The importance of Bacteria on health was recognized along the last twenty years. It was observed the healthy status of people from different regions in where there was a high intake of fermented products. The benefits of different foods, that were known for centuries, leaves to the discover of different bacterial strains, mainly, Lactic Acid Bacteria that were postulated, after many studies, as probiotics (Fujimura et al., 2010).

Probiotics are defined today as ‘live microorganisms which, when administered in adequate amounts, confer a beneficial health effect on the host’. They could be bacterial cells like lactic acid bacteria or eukaryotic microorganisms like helminths. A reductionist perspective leads to the study of different strains that could restore or specifically get a benefit. There are several studies related to determine the mechanism and products involved in the benefit that could be ensured by the action of one bacteria strain (Fujimura et al., 2010; Dominguez Bello and Blaser, 2008).

The study of probiotics, since their beginning and nowadays, is directed to use an  specific strain that restores one symptom or disease. The hologenome theory considers us as a superorganism, added it with the biome depletion theory show us that what it is unbalanced is the entire immune system and the reasons of the increase of incidence and the probable therapies, would be analyzed taking account that we need to restore a whole microbiome and not search an specific strain for each disease. Of course, this is impossible because we are now, without those lost partners, a different holobiont. But, what we can do is to change our reductionist and incomplete view and research to know and understand the complete microbiome in each health/disease situation. And with this, try to figure out which are the accurate therapies.

Entrevista a Lynn Margulis – 2009


Sobre Darwin

La gente habla de selección natural sin saber lo que es. Creen que Darwin dijo que el mecanismo de evolución es la selección natural, pero eso no tiene ningún sentido. Él sabía que hay una fuente de cambios hereditarios, pero no conocía el mecanismo que los genera. Después de Darwin, unos científicos decidieron que esta fuente de cambios era la acumulación de mutaciones al azar, algo que Darwin no dijo y de lo que no se ha encontrado ningún ejemplo. Después de 150 años, se puede decir con certeza que Darwin tenía razón, que existe un proceso de evolución y de selección natural. Esto se ha demostrado gracias a experimentos de bioquímica que no existían en su época.

Simbiogénesis

Tenemos el ejemplo de los líquenes, que es muy clarificador. Son una simbiosis de hongos y algas, una fusión en la que el liquen no tiene ningún parentesco con sus especies de origen. La simbiogénesis forma esas nuevas especies, y la selección natural las escoge y las mantiene. Esta teoría no está en contra de Darwin. La selección natural mantiene, pero no es generadora de cambios. Los que dicen que la evolución se basa en mutaciones al azar se equivocan. También existe una especie de caracoles que ha adquirido genes fotosintéticos. Se alimentan de algas sin digerir nada y en verano se vuelven verdes; no necesitan comer porque realizan la fotosíntesis, una propiedad adquirida de las algas. Cuando acaba el verano, ponen sus huevos y cambian su color a naranja y amarillo hasta que finalmente mueren. Las características de dos organismos diferentes convergen en uno para formar una nueva especie. Sin embargo hay gente muy ignorante que aún así no quiere cambiar su forma de pensar.

Sobre Dawkins, y sus “genes egoístas”

tuvimos un gran debate con estudiantes universitarios en Voces de Oxford, un homenaje a Darwin que duró más de cuatro horas en el que Dawkins no tuvo nada que decir. Defiende que los genes son egoístas, y eso no es cierto, puesto que sólo son trozos de química. Es un gran orador, pero no sabe ni de biología molecular, ni de geología, ni de simbiogénesis, por supuesto. Sólo dice lo mismo una y otra vez, que somos vehículos de nuestros genes, y que estamos enfocados a la replicación genética, pero nadie se puede replicar sin las células.

¿Cree que se establecerá la teoría de la simbiogénesis como fuente evolutiva?

Lo único que sé es que al final nos extinguiremos todos, como le ha pasado al 99,9% de las especies de la Tierra. El destino de la vida es la extinción, esto es selección natural. Las especies tienen un tiempo de vida de unos nueve a once millones de años. En el caso de los humanos sucederá antes, dentro de unos dos millones de años, aunque ya veremos qué pasa cuando nos quedemos sin petróleo y sigamos con este comportamiento tan poco respetuoso con el medio ambiente. La ignorancia profunda va a continuar. Hay demasiada gente en el planeta y seguirá habiendo pobres, y también gente que salga los sábados a emborracharse. Sobre mi teoría, no puedo hacer una predicción. Sólo creo que tendrá más éxito fuera de EEUU, donde la gente opina que si no eres religioso eres un asesino y no puedes hacer nada moral. Tienen esas ideas estúpidas de que si no crees en Dios no puedes hacer nada bien.

¿Qué opina del creacionismo?

No me gusta meterme en ese tema. Alguien me dijo que el 71% de la población de EEUU está en contra de la evolución y piensa que Dios creó la Tierra y las especies hace 6.000 años, y que nada ha cambiado desde entonces. Dicen que saben lo que saben porque Dios está hablando con ellos. Tienen convicciones que no son científicas y yo no trabajo con esa gente. Eso no es ciencia, sino un tipo de ignorancia peligrosa. Por eso en EEUU tenemos el nivel más bajo de ciencia del mundo civilizado.

Fuente: Público.es

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

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Lamarck


Los aportes de un naturalista fundamental.

Probablemente no hay otra disciplina además de la Biología que le deba tanto a una persona. Esa persona es precisamente Jean Baptiste Pierre Antoine de Monet, Chevallier de Lamarck. Por supuesto, tergiversado y menospreciado por la historia oficial, entre muchos  grandes naturalistas él, al menos, aparece en la historia oficial de la biología mientras que otros, ninguneados, ni siquiera corrieron esta mínima suerte.

Lamarck comenzó su carrera científica como botánico, pero en 1793 se convirtió en uno de los profesores fundadores del Museo Nacional de Historia Natural como un experto en invertebrados. Su trabajo sobre la clasificación de los gusanos, arañas, moluscos y otros invertebrados estaba muy por delante de su tiempo.

Tuvo una sólida formación científica trabajando con Rousseau y Buffon, quien siempre le consideró un gran científico. A Lamarck debemos la creación de claves dicotómicas, que todavía se utilizan en Botánica, el concepto “invertebrado”, la clara división del mundo orgánico del inorgánico, el concepto de “organización” de los seres vivos y el haber realizado una clasificación revolucionaria de los animales de acuerdo a su complejidad.  En 1802 publicó Hidrogeología fundando una nueva ciencia: la Biología, dedicada a estudiar el mundo vivo, convirtiendo el conjunto de conocimientos sobre la naturaleza en una disciplina. En 1809,  le da una base teórica (“filosófica”) con la publicación de Filosofía zoológica, el primer tratado completo, estructurado científicamente, sobre la evolución. También planteó el origen del hombre a partir de los primates.

Jean Baptiste Pierre Antoine de Monet, Chevalier de Lamarck
Jean Baptiste Pierre Antoine de Monet, Chevalier de Lamarck

En el siglo XVIII se desconocían los insectos y gusanos y, como suele ser común, se los despreciaba por desconocidos. Esto demuestra la enorme incompetencia de la biología en formación ya que las observaciones e investigaciones se basaban en los animales superiores vertebrados, que son no solo una parte menor de la totalidad de seres vivos sino que además, evolutivamente, representan las formas más recientes. Quién mejor que Lamarck para fundar la biología como ciencia ya que él fue quien amplió el campo de estudio también a los despreciados gusanos e insectos, realizando avances extraordinarios.

Lamarck realizó una tarea titánica. Describe cinco grupos de invertebrados en 1794. Posteriormente, a los arácnidos en 1800, los anélidos en 1802 y en su Filosofía Zoológica (1809) describe por primera vez a los cirrópodos y diez grupos más que totalizarán doce grupos en Histoire naturelle des animaux sans vertèbres, verdadera obra magna de la ciencia de todos los tiempos.

Al caracterizar a los invertebrados, introduce Lamarck a la espina dorsal como factor clasificatorio de los organismos, el cual obviamente continúa hasta la actualidad. De esta manera Lamarck representa la más alta labor intelectual y científica de toda la biología, incluyendo, claro está, la biología evolucionista. Esto se debe a que como naturalista, desarrolló una labor extraordinaria en varias disciplinas y áreas como la botánica, la paleontología y la zoología, presentado un panorama de la ciencia con que no contaba prácticamente ningún naturalista de la época ni posterior. Su estudio de los invertebrados le conduce a poner al principio lo que debe estar al final y a terminar por lo que debe estar al principio.

Los aportes evolutivos de Lamarck relacionados a la influencia del medio y su visión holística -a desarrollar en próximas entradas- tienen plena vigencia ante los conocimientos actuales generados desde diversas áreas de la biología. Los mecanismos de integración, simbiosis, simbiogénesis y epigenética son fundamentales en la historia evolutiva.