La génesis de la epigénesis y de la Obesidad: Una historia de dos ciudades (página 2)
Enviado por Felix Larocca
Por ejemplo, en el 1986, la revista Lancet, publicó el primero de dos artículos innovadores que demostraban que si una mujer se alimentó pobremente, sus hijos, estarían de manera significativa, muy por encima del promedio para el riesgo de la enfermedad cardiovascular en la vida adulta.
Bygren se preguntó, si ese mismo efecto podría comenzar antes del embarazo.
¿Sería posible que las experiencias de los padres en sus vidas tempranas de alguna manera, pudieran afectar los rasgos que ellos transmiten a sus descendientes?
La idea, en sí era herética.
Overkalix
Porque hasta entonces, se había tenido la noción en biología, de que cualquiera que sean las selecciones que hagamos durante nuestras vidas, éstas, pueden arruinar nuestras memorias o avanzar nuestras muertes, pero nunca, cambiarán la estructura de los genes — nuestro ADN actual.
Lo que significa que cuando tenemos nuestros hijos, la pizarra se borra limpia y todo empieza de nuevo para ellos.
Lo que es más, esos efectos de la crianza y el entorno (nurture) en la naturaleza de una especie y sus genes (nature) no están supuestos a suceder tan rápidamente en el sentido de la teoría de la evolución como Darwin la explicara.
Charles Darwin, cuyo libro El Origen de las Especies, celebró su sesquicentenario el mes de noviembre pasado, nos ilustró que los cambios evolutivos toman lugar en muchas generaciones y a través de millones de años de selección natural.
Pero, Bygren, y otros científicos, han acumulado la evidencia histórica que soporta la idea de que fuerzas poderosas del entorno (la experiencia de la muerte cercana por la inanición, por ejemplo) pueden, de algún modo, dejar una huella impresa en el material genético contenido en el huevo y el esperma.
Esas huellas genéticas pueden circunvalar la evolución y transmitir nuevos rasgos en una sola generación.
Por ejemplo, la investigación de Bygren demostró que en Overkalix, los varones que disfrutaron de esos raros inviernos con sobreabundancia de alimentos — niños que fueron, de comer normalmente a la glotonería, en una sola estación — produjeron hijos y nietos que vivieron vidas más breves.
Charles Robert Darwin (1809-1882)
Mucho más breves…
En el primer artículo que Bygren escribió acerca de Norrbotten, publicado en el año 2001, en la revista holandesa Acta Biotheoretica, el científico demostró que los nietos de los hijos de Overkalix — jóvenes varones que habían comido en exceso — murieron, en promedio, seis años más temprano que los nietos de los que toleraron las cosechas pobres y nunca comieron en exceso.
Una vez que Bygren y su equipo controlaron por ciertas variaciones económicas, la diferencia en la longevidad saltó a unos pasmosos 32 años.
Artículos publicados más adelante, utilizando cohortes diferentes de los originales de Norrbotten, asimismo detectaron reducciones significativas en la duración de la vida, descubriendo que éstas eran aplicables igualmente a la línea femenina.
Significando que las hijas y las nietas de niñas que fueron, de comer normalmente, a la glotonería, asimismo vivirían vidas más cortas.
Simplificándolo todo, los datos sugieren que un solo invierno de glotonería cuando niño, puede desencadenar una reacción biológica de eventos que resultaría en que los nietos de esa persona morirían décadas más temprano que los de sus contemporáneos que no comieron en exceso.
Pero, ¿cómo puede ser posible?
Conozcan el epigenoma de nuevo, ya que aparece en muchas de mis publicaciones…
Jean-Baptiste Lamarck (1744-1828)
La respuesta queda más allá de de la naturaleza y el entorno.
Los datos de Bygren — acompañados por los de otros investigadores trabajando independientemente en los últimos 20 años — han dado nacimiento a una nueva ciencia llamada la epigenética.
En sus fundamentos, la epigenética es la ciencia que estudia cambios en la actividad del gene que no involucran alteraciones en el código genético (o ADN), pero que aún así, pueden ser transmitidos a la nueva generación.
Esos patrones de expresión genética son gobernados por el material celular — el epigenoma —que está localizado encima de los genes, justamente fuera de éste (de dónde deriva el prefijo epi — que significa por encima).
Son estas marcas epigenéticas, las que dicen a los genes cuando se prendan y se apaguen, hablándoles muy alto o en un susurro — dependiendo de la situación — para que lo hagan.
Es a través de las marcas epigenéticas que factores del entorno como la dieta, el ejercicio, el estrés y la nutrición prenatal pueden dejar una huella en los genes para ser transmitidos de una generación a la próxima.
Pero, la epigenética nos trae consigo buenas y malas noticias.
Ciencia genética
Las malas, primero: existe evidencia de que selecciones de estilos de vida como el fumar, y comiendo más de la cuenta, pueden cambiar las marcas epigenéticas encima del ADN en maneras de que los genes para la obesidad (si es que éstos existen) se expresen muy fuertemente, mientras que los genes para la longevidad, lo hagan muy débilmente.
Todos sabemos que es posible truncar la vida si se fuma o se come en exceso, y, ahora, se está volviendo palmario, que algunos de nuestros comportamientos poco saludables pueden predisponer nuestros hijos y nietos — aun antes de que sean concebidos — a enfermedades y la muerte prematura.
Las buenas noticias: Los científicos están aprendiendo a manipular las marcas epigenéticas en el laboratorio, lo que significa que se están desarrollando drogas para el tratamiento de enfermedades, por el método simple de silenciar genes malos y acelerar la acción de los buenos.
En el 2004, las agencias federales norteamericanas (FDA) aprobaron una droga epigenética por la primera vez, llamada Azacitidina, para el uso en pacientes con síndromes mielodisplásicos, un grupo de malignidades mortales de la sangre.
La droga utiliza marcas epigenéticas para desacelerar genes precursores en la sangre que se han vuelto sobre-expresados, permitiendo a los pacientes extender la duración de sus vidas, de 15 a 24 meses.
Desde entonces, la FDA ha aprobado tres drogas epigenéticas adicionales.
Patrones epigenéticos
La gran esperanza de las investigaciones epigenéticas hoy en progreso, es que con sólo oprimir el interruptor de una reacción bioquímica, podemos decirles a algunos genes que adopten un papel crucial en la evolución favorable de algunas enfermedades — incluyendo el cáncer, la esquizofrenia, el autismo, el mal de Alzheimer, la diabetes, y muchas otras — utilizando potenciales que yacen dormidos.
La vejez paradójica, de lo nuevo: El viejo oxímoron recién nacido
Lo que es más sorprendente es que científicos han sabido acerca de las marcas epigenéticas, por lo menos, desde los años 1970s.
Pero, hasta los años 90s los fenómenos epigenéticos se consideraban un asunto meramente ancilar al ADN.
Por supuesto, que las marcas epigenéticas siempre fueron consideradas importantes: ya que, después de todo, una célula en el cerebro, y una en el riñón contiene exactamente el mismo ADN, y los científicos han sabido por mucho tiempo que células nacientes solamente pueden diferenciarse cuando procesos epigenéticos cruciales prenden y apagan los genes correctos en el útero.
Más recientemente, los investigadores han comenzado a realizar que la epigénesis puede asimismo ayudar a explicar ciertos misterios científicos que la genética tradicional no logra hacer, por ejemplo: Por qué, un miembro de un par de gemelos idénticos puede desarrollar el trastorno bipolar o asma, mientras que el otro no lo hace.
ADN
O por qué el autismo afecta los varones cuatro veces más a menudo que a las hembras.
O por qué cambios extremos en la dieta dentro de un breve período de tiempo en Norrbotten, pudo haber llevado a cambios extremos en longevidad.
En todos los casos mencionados, los genes puede que sean los mismos, pero, han sido empujados suavemente.
Los biólogos ofrecen la siguiente analogía como explicación: si el genoma es el hardware, entonces, el epigenoma es el software.
Tan trascendental como la epigénesis suena, la química de, por lo menos uno de sus mecanismos es muy simple.
Darwin nos enseñó que toman muchas generaciones para que el genoma evolucione, pero los investigadores han descubierto que solamente se requiere la adicción de un grupo metilo para cambiar el epigenoma.
Un grupo metilo, es una unidad básica de química orgánica: un átomo de carbono ligado a tres de hidrógeno.
Cuando un grupo metilo se adhiere a un punto específico en un gene — proceso llamado metilación del ADN — puede cambiar la expresión del gene, prendiéndolo y apagándolo, haciéndolo menos expresivo o más estridente.
La importancia de la metilación del ADN en la alteración de las características físicas de un organismo, fue propuesta en los años 1970s, pero tuvo que esperar hasta el año 2003, cuando algunos investigadores comenzaron a trabajar con la metilación del ADN.
Ese año, el oncólogo Randy Jirtle en la universidad de Duke, y su asistente Robert Waterland, condujeron un experimento elegante en ratones, que tenían un gene agutí que confiere un pelaje amarillo a los ratones y una propensión hacia la obesidad y diabetes, cuando se expresa continuamente.
El equipo de Jirtle, alimentó a un grupo de ratonas agutíes preñadas, una dieta rica en vitaminas B (ácido fólico y vitamina B12).
Otro grupo de ratonas preñadas, idénticas genéticamente, no recibió esa nutrición prenatal.
Las vitaminas B actuaron como donadores de metilo: Causando que grupos de metilo se pegaran más frecuentemente al gen agutí en el útero, por consecuencia, alterando su expresión.
Metilo
Entonces, sin afectar la estructura del ADN de las ratonas — por el simple mecanismo de administrar las vitaminas B — Jirtle y Waterland hicieron que madres agutíes produjeran cachorros saludables marrones, que no estaban predispuestos a la diabetes.
Otros estudios recientes, han demostrado la fuerza del entorno sobre la expresión de los genes.
Por ejemplo, moscas de la fruta, expuestas a una droga llamada geldanamicina desarrollan protrusiones en los ojos que pueden durar por trece generaciones de descendientes, aunque no hayan ocurrido cambios del ADN, ya que desde las generaciones 2 hasta la 13, no fueron expuestas directamente a la droga.
Similarmente, de acuerdo a un artículo publicado recientemente, en el Quarterly Review of Biology por Eva Jablonka y Gal Raz de la Universidad de Tel Aviv, nematodos alimentados con una cierta clase de bacteria suelen exhibir una apariencia pequeña y abultada con una proteína fluorescente verde apagada. Estos cambios pueden durar, por lo menos cuarenta generaciones.
¿Pueden los cambios epigenéticos ser permanentes?
Posiblemente.
Pero, lo importante es, aquí recordar, que la epigénesis no es la evolución.
Ratones agutí
La epigénesis, no cambia la estructura del ADN.
Los cambios epigenéticos sólo representan una respuesta biológica a un estresante ambiental.
Esa respuesta puede ser heredada a través de muchas generaciones vía las marcas epigenéticas, pero, si las presiones medioambientales se remueven, las marcas epigenéticas, eventualmente desaparecen, y el código del ADN retornará a su programa original.
Esta es la manera actual de pensar: Que sólo la selección natural, puede causar cambios genéticos permanentes.
Sin embargo, y a pesar, de que la herencia epigenética no cambia para siempre, aún constituye una influencia muy poderosa.
En febrero del 2009, la revista Journal of Neuroscience publicó un artículo demostrando que aún la memoria — un proceso biológico y psicológico extremadamente complejo — puede mejorar de una generación a la próxima por medio de la epigénesis.
El artículo describe un experimento conducido con ratones por Larry Feig, un bioquímico con la Universidad de Tufts.
El equipo de Feig expuso ratones con problemas genéticos de la memoria a un entorno rico en juguetes, ejercicios y extra atención.
Mosca de la fruta
Los ratones demostraron mejoras significativas en la presentación a largo plazo (PLP), una forma de transmisión neural que es esencial para la formación de memorias.
Sorprendentemente los descendientes exhibieron las mismas mejoras, aunque no estuvieron expuestos a la atención recibida por sus padres.
Todo esto, sirve para explicar la razón por la cual la comunidad científica está tan nerviosamente excitada con la epigénesis.
Porque, de ser cierta esta teoría — como lo aparenta ser — declararía en bancarrota el paradigma antiguo de Nature vs Nurture.
Los genéticos están quedamente reconociendo que tal vez, las teorías del pionero naturalista Jean-Baptiste Lamarck (1744-1828) — a quien los darvinistas detestaban y, quien asimismo anticipara la epigénesis moderna — fueron dimitidas extemporáneamente.
Los psicoanalistas freudianos, hicieron lo mismo, cuando convirtieron el psicoanálisis en religión, como algunos seguidores de Darwin, hoy han hecho.
Lamarck argumentó que la evolución podía suceder dentro de una o dos generaciones. Lo que los trabajos de los esposos Grant, han demostrado en los pinzones galápagos.
Lamarck postuló que los animales adquirían ciertos rasgos durante el transcurso de sus vidas debido a sus entornos y sus selecciones.
Pinzones de Darwin
El ejemplo más famoso de Lamarck es el de la jirafa: las jirafas adquirieron sus largos cuellos, porque sus antepasados tenían que alcanzar muy alto para obtener hojas ricas en nutrientes.
Por contraste, Darwin arguyó que la evolución procede, no a través del fuego del esfuerzo, sino por medio de la fría selección natural.
Siguiendo la lógica darvinista, las jirafas obtuvieron sus cuellos muy largos sobre los milenios porque los genes para los cuellos largos, muy paulatinamente, obtuvieron la ventaja.
Darwin era más reciente en el mundo de la ciencia que Lamarck por 84 años, y siendo el mejor de los dos científicos ganó el día.
Por consecuencia, la evolución lamarckiana se vería como un atolondro científico.
Hoy, el pensamiento epigenético nos está forzando a reevaluar las ideas de Lamarck.
Prosigamos
Solucionando el misterio de Overkalix
A principios del año 2000, parecía obvio a Bygren que la abundancia y las hambrunas en los años del siglo XIX en Norrbotten habían causado alguna forma de cambios epigenéticos en la población.
Pero, él no estaba seguro de cómo funcionaba, ni cómo darle explicación plausible.
La serendipia, de nuevo, al auxilio de la ciencia
Entonces, encontró por sorpresa un artículo poco conocido escrito por el Dr. Marcus Pembrey, un genético prominente del University College en London.
El artículo fue publicado en la revista italiana Acta Geneticae Medicae et Gemellologiae.
Este artículo, hoy considerado fundamental en la teoría epigenética, era controversial en sus tiempos.
Revistas científicas importantes lo rechazaron.
A pesar de ser un darvinista convencido, Pembrey utilizó el articulo — que era en esencia una revisión de todo lo, entonces conocido, en la ciencia epigenética — para especular mas allá de Darwin: ¿Qué sucedería, si las presiones del entorno y los cambios sociales de la era industrial se han vuelto tan poderosos que la evolución ha empezado a exigir que nuestros genes respondan y evolucionen más rápidamente?
Y, ¿qué sucedería si nuestro ADN, ahora tuviera que reaccionar, no en términos de varias generaciones, sino — como Pembrey lo expresa en su artículo — dentro de unas pocas o un número moderado de generaciones?
Ciencia por serendipia
Este período reducido podría significar que los genes mismos no tendrían los años suficientes para cambiar.
Pero, razonó Pembrey, quizás las marcas epigenéticas encima del ADN podrían haber tenido tiempo para cambiar.
El problema era, que Pembrey no tenía idea cómo someter a prueba su grandiosa teoría, poniendo la idea en reserva hasta después que el artículo fuera publicado en el Acta.
Cuando en mayo del 2000, inesperadamente, Pembrey recibió un email de Bygren — a quien no conociera — acerca de lo datos de la expectación de vida en Overkalix.
Los dos, de inmediato, decidieron diseñar un experimento que pudiera clarificar el misterio de Overkalix.
Pembrey y Bygren sabían que necesitaban replicar los hallazgo de Oberlkalix, aunque, obviamente, no se puede conducir un experimento en el cual, unos niños se mueren de hambre y otros se abarrotan en exceso.
Además de que nadie podría esperar 60 años para ver los resultados.
Por coincidencia, Pembrey tenía acceso a un tesoro oculto de información genética.
Honger Winter
Él había pertenecido a la directiva del Avon Longitudinal Study of Parents and Children (ALSPAC).
Un proyecto de investigación basado en la Universidad de Bristol en Inglaterra que ha seguido miles de niños y sus padres desde antes de que los hijos nacieran, en el 1991 y 1992.
Para este estudio, se reclutaron 14,024 madres embarazadas — 70% de todas las mujeres en el área de Bristol que estaban encinta durante el periodo de reclutamiento.
Los padres y los niños de ALSPAC habían sido examinados extensivamente desde los puntos de vistas psicológicos y médicos, todos los años desde su comienzo.
Toda esta colección de datos fue diseñada desde el principio para establecer cómo el genotipo se combina con las presiones del entorno para influenciar la salud y el desarrollo.
Los datos de ALSPAC han ofrecido varios entendimientos:
Lociones para bebés que contienen aceite de maní, pueden ser parcialmente responsables por el aumento de alergias al maní
Altos niveles de ansiedad materna durante el embarazo, se asocia con el desarrollo de asma en el producto de esa concepción
Niños pequeños que se mantienen muy limpios están a riego mayor de desarrollar eczema
Niño fumador
Pero, Pembrey, Bygren y, ahora Golding, del equipo de ALSPAC — colaborando utilizaron los datos para escribir un artículo innovador — que constituyó el más persuasivo de todos estudios epigenéticos conducidos hasta la fecha.
El artículo, que apareció en el 2006 en el European Journal of Human Genetics, destacó que de los 14,024 padres representados en el estudio, 166 dijeron que ellos habían comenzado a fumar antes de la edad de 11 años — en el instante preciso en que sus cuerpos estaban entrando en la pubertad.
Los varones, son genéticamente aislados antes de la pubertad porque ellos no pueden producir esperma.
Por contraste, las hembras, tienen sus huevos desde el nacimiento.
Lo que hace del período alrededor de la pubertad terreno fértil para cambios epigenéticos en los varones, si es que el entorno va a imprimir marcas epigenéticas en el cromosoma Y.
Y, ¿qué tiempo más oportuno para hacerlo que cuando el esperma está comenzando a formarse?
Cuando Pembrey, Bygren y Golding examinaron los hijos varones de los 166 fumadores precoces, se detectó que estos muchachos tenían índices de masa corporal mucho más elevados que los que otros varones tuvieran a la edad de nueve años.
Lo que traduce en que los hijos de hombres que fumaron en el período pre-púber, estarían a mayor riesgo de desarrollar la obesidad y otros problemas de salud muy dentro de la vida adulta.
Es muy probable que esos varones asimismo tengan vidas más cortas, exactamente como sucedió con los glotones de Overkalix.
En otras palabras, que uno puede afectar su propia epigénesis, cometiendo un error tonto a la edad de diez años.
Si se comienza a fumar entonces, se está cometiendo un error médico y una catástrofe genética.
La epigénesis hoy
La epigénesis ha seguido adquiriendo un espacio central en el campo de la biología, con millones de dólares siendo adjudicados a sus investigaciones por todo el mundo.
En octubre del 2009, científicos en el San Diego Epigenome Center y el Salk Institute anunciaron que habían producido el primer mapa del epigenoma humano.
El efecto se transmitirá muy lejos
Esta afirmación fue un poco grandiosa, ya que de hecho, los científicos sólo habían mapeado los epigenomas de dos tipos de células: una célula madre embriónica y otra célula básica llamada un fibroblasto.
Existen más de 210 tipos de células en el cuerpo del ser humano siendo muy posible que cada una de ellas posea un epigenoma distinto.
¿Recuerdan el Proyecto del Genoma Humano completado en Marzo del año 2000?
Este proyecto encontró que el genoma humano contiene en la vecindad de 25,000 genes, y, se necesitaron tres mil millones de dólares para mapearlos todos.
El epigenoma humano contiene un número indeterminado y desconocido de patrones de marcas epigenéticas que los colocan en los millones.
Un mapeado completo del epigenoma humano requerirá avances mayores en el poder computacional conocido.
Cuando sea completado el Proyecto del Epigenoma Humano, hará del Proyecto del Genoma Humano parecer como si fuera trabajo de niños.
Pero su potencial es pasmoso.
Desnutrición
Por décadas los científicos han caminado tropezando en la oscuridad para evitar obstáculos darvinistas.
Del ADN, solíamos pensar, que era un código inexpugnable con el que nosotros y nuestra descendencia teníamos que vivir.
Ahora podemos imaginar un mundo en el cual podemos hacer ajustes al ADN a nuestra voluntad y capricho.
Les tomará a los genéticos y a los éticos muchos años para elaborar todas las implicaciones.
Mientras esperamos, continuemos
La epigénesis y la globesidad
¿Es la gordura que nos flagela resultado de la epigénesis?
En algunos casos, por cierto, ¿en todos los casos? Solamente en los que dependen de la interacción entre la comida (el vector) y el huésped que la padece.
Los efectos fenotípicos de la epigénesis han sido de interés para mí, en el entendimiento de la gordura, por esa razón es que he dedicado tantos de mis esfuerzos a su entendimiento, a su estudio, y a la diseminación de sus hallazgos.
La gordura como tal, desafía toda comprensión si se la examina desde los puntos de vista tradicionales que se limitan a aplicar los conocimientos imprecisos de observar lo que parece obvio, como se hace, cuando se la considera utilizando como perspectiva la aplicación del sistema fiduciario o fiscal.
Sobre nutrido…
La capacidad de ganar de peso, para nuestra especie, como sucede con muchas otras, en una adaptación transitoria para lograr un fin de supervivencia determinado y preciso.
No para adquirir proporciones grotescas, ni para permanecer como rasgo continuo.
El hecho de que la gordura se asocia con tantas serias complicaciones de salud y de que, aún sin complicaciones, dificulta y acorta la vida, serían razones suficientes para que nosotros entendiéramos que esta reacción del cuerpo a la sobrealimentación constituye una desadaptación maligna.
Los genes nos controlan, pero los factores epigenéticos, estamos aprendiendo, nos controlan aún más, porque durante épocas de cambios medioambientales rápidos — si los ajustes genéticos no se logran con presteza — cualquier especie será extinta antes de que los cambios adaptivos se efectúen.
¿Recuerdan — quienes leyeran en el blog Sistema Límbico — los efectos del hongerwinter en Holanda?
Desde el punto de vista reproductivo, la obesidad extrae un precio muy alto de sus víctimas.
No sólo que les roba de la facultad de ambular con libertad y presteza, sino, que asimismo, les coarta el mecanismo de la reproducción.
A los varones les disminuye la libido, y al hembra les interrumpe la ovulación y los períodos normales.
Madre e hijo por Pablo Ruiz Picasso
Por ello es que consideremos cautelosamente los efectos de todas las medidas que empleamos para combatir la obesidad, incluyendo las cirugías, porque aun éstas despiertan reacciones en esa parte del ADN que, sentándose encima, todo lo supervisa y controla.
Bibliografía
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Larocca, F: (2007) Selección natural y el problema de la gordura: Nuevas reflexiones en monografías.com
Larocca, F: (2007) La serendipia revisitada en psikis.cl y en monografías.com
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Larocca, F: (2009) La teoría de la evolución cumple ciento cincuenta años y Darwin celebra sus doscientos en monografías.com
Larocca, F: (2009) Epigénesis: Nueva disciplina que revoluciona la medicina y la psiquiatría en psikis.cl y en monografías.com
Larocca, F: (2009) La ciencia mutante de la psicología evolucionista y sus alcances en monografías.com
Larocca, F: (2009) El invierno del hambre holandés y su efecto en la salud: Entendiendo la ciencia epigenética en Blog Sistema Límbico
Ridley, M: (1993) The Red Queen: Sex and the Evolution of Human Nature MacMillan
Larocca, F: (2008) La neurociencia del metabolismo férrico… en monografías.com
Larocca, F: (2009) Neurociencia, epigénesis, microbios, la mente arrebatada y la ilusión del libre albedrío: La singularidad de la Reina Roja en Blog Sistema Límbico
Cosmides, L: (1989) The Logic of Social Exchange: Has natural selection shaped how humans reason? Studies with the Wason Selection Task, Cognition
Autor:
Dr. Félix E. F. Larocca
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