Acerca de la evolución del veneno en los animales

 Me preguntaron para qué necesitan algunos animales tanto, taaanto veneno, y la respuesta está claro, en cómo evolucionaron.

Sin embargo, aunque menciono el asunto de que lo que puede ser absolutamente venenoso para algunas especies no lo es para otras, no encontré la información que tenía en mente sobre el veneno de los cnidiarios y por qué a estos mamíferos con dos piernas y cabeza grande nos sienta tan mal.

Se puede decir que hay algo de casualidad, también, en que un veneno sea potente, pero hay otra variable interrelacionada, la de potente para quién que nunca hay que olvidar.

¿Podremos predecir la deriva de los hechos complejos?

 Una pequeña reflexión, muy rápida. En el próximo post volveré a las salamandras, pero mientras tanto...

Uno de los temas que más me interesan es la evolución, sobre todo tratada desde una perspectiva no neodarwinista. Es una aficción que nació de mi propensión a llevar la contraria, yo veía que la información que se transmitía en artículos de divulgación general, sobre todo en blogs, estaba sobre simplificada. Llegué a desarrollar un pequeño rechazo por las webs que exhibían un meme sobre el tío Darwin, como haciendo un guiño a los lectores, como diciendo "esto es la evolución, y nosotros somos tipos muy inteligentes que hablamos sobre el asunto, y tú, si eres inteligente, revenciarás al tío Darwin. Hala, a Twitter a meterte con los creacionistas".

Entiéndase, lo último que soy es creacionista, pero de alguna forma capté que el mensaje de estos sitios era a la contra y cada vez más breve, y ello conlleva muchos problemas, entre ellos el de olvidar que ni el mismo Darwin se reconocería en el neodarwinismo, y los enormes problemas a los que se enfrentó para intentar encontrar cómo "crea" la naturaleza nuevos caminos, cómo "inventa" que le llevaron a idear una teoría, la pangénesis, enraizada en las suposiciones lamarckistas.

Otro de los incovenientes de estar a la contra, es que se pasa uno el día mirando hacia atrás, intentando crear diques enormes que contengan críticas muy válidas, en lugar de buscar, asimilar y -po qué no- asombrarse con las nuevas teorías que están surgiendo en numerosos campos de la biología, desde la microbiología hasta la ecología, que no se ajustan al patrón en blanco y negro de "mutación, selección natural".

Y a ello se añade el ingrediente peleón que transmite el evolucionista medio, aficionado a leer este tipo de webs. Ingrediente que entiendo mucho mejor en un tipo de Atlanta, Estados Unidos, que sabe que en sus escuelas de primaria se da el creacionismo bíblico como una teoría científica válida, al de un chico de Tenerife que tiene acceso a una educación mucho más centrada en la realidad y científica, en este aspecto.

En fin... que en lugar de buscar las webs con los retratos del tío Darwin, me fui a buscar otras que me parecieron mucho más interesantes. Y también leí a tipos como Gould, al que adoro. Y todo esto me ha enfrentado a un asunto, lo enormemente compleja que es la evolución. En factores, en dimensiones, en tiempos, en giros inesperados, incluso en el lenguaje generado para poder hablar de la misma, la gran cantidad de palabras que hay que conocer, recordar y usar con propiedad para intentar hacer comprensible un artículo, o hacer una lectura comprensiva del mismo.

Aquí mismo la semana pasada, hablando del epigenética, y de los tropiezos derivados de tener términos que se usan de forma muy diferentes según la sub-rama de la biología que los utilice, me comentaron que la matemática tiene un papel importante que jugar en aclarar cómo actúa la epigenética, cómo se transmite y cómo puede afectar a la salud de un organismo.

Estoy totalmente de acuerdo. Pero...

Bueno, antes de seguir, también en estos días, me han hecho otro comentario sobre cómo suelen cambiar los enfoques científicos en poco tiempo, cómo aparecen nuevos conocimientos que parecen contradictorios con los anteriores, y lo difícil que es sacar nada en conclusión al comparar el devenir en el tiempo de literatura sobre procesos fisiológicos (el comentario se centraba en el sueño, sin embargo pienso que lo mismo podría aplicarse a los procesos cognitivos, digestivos o de estréss).

En cualquier rama de la biología parecemos condenados a enfrentarnos a la complejidad, y es cierto que la matemática ha desarrollado teorías muy interesantes para analizarla. Sin embargo... ¿podría tener alguna de esas teorías el mínimo valor predictivo?, ¿estamos condenados a contemplar la gráfica en su totalidad, sin saber en qué punto estamso? es algo que me pregunto a menudo.

Marcas epigenéticas que heredamos

 Esto lo escribí gracias al libro de Mane Esteller "No soy mi ADN"

El asunto es que llegué a la epigenética buscando los fallos de la síntesis neodarwinista, pero después, gracias a leer sobre las investigaciones y avatares de esta "rama adoptiva de la genética" empecé a interesarme por las dificultades del mundo de la investigación. 

Estos posts son un intento de exponer lo que me encontré:

Epigenética y Lamarck

Cuando tengo tiempo, escribo con música de fondo, y al releerlo noto el efecto de las endorfinas. Lo cual me hace divagar sobre cuál sería el efecto de la oxitocina sobre un escritor o artista, pero... no he venido a eso :)

Transferencia epigenética intergeneracional. O sea, herencia de marcas epigenética de forma no genética. O sea, heredando las marcas epigenéticas de nuestros padres

 La semana pasada conté que no todo el mundo habla de lo mismo cuando usa el término epigenética, y que la definición que se usa más comunmente hoy en día es la que dio Robin Holliday: "

Epigenética es “el estudio en cambios de la función de los genes que son heredables mitótica o meióticamente y que no conllevan un cambio en la secuencia de ADN”."

Hay que explicar que el término "heredables" es bastante controvertido, y generalmente solo se usa para aludir a la herencia mitótica. Es decir, la herencia dentro del cuerpo de un individuo, durante la vida de dicho individuo.

Cuando hablamos de herencia intergeneracional, es decir, que los hijos hereden estos cambios, los epigenetistas -de momento- son muy prudentes y usan el término transferencia epigenética integeneracional, y se reconoce como tal cuando las marcas epigenéticas que controlan la expresión de los genes pasan a las siguientes generaciones de forma no genética. Es decir, que si como especie, heredamos un gen que controla el bloqueo epigenético temprano de ciertos genes en el cerebro, eso se considera herencia genética, no epigenética. 

En este post voy a hablar de transferencia epigenética intergeneracional.

___________________________

De acuerdo, ahora volvemos a nuestro tiempo y acordamos que en biología molecular, genética, evolutiva y medicina se usa la definición de Adam y Wu (y de Holliday), para entender cómo funciona tenemos que entender qué moléculas actúan “apagando y encendiendo” genes y cómo lo hacen.

Pues bien, a esas moléculas se les denomina “marcas epigenéticas” y actúan de diferentes maneras. Se han descrito unas 20 marcas epigenéticas (en todos los organismos que se han investigado). En este artículo de wikipedia se habla de cómo actúan estos mecanismos. Los más frecuentes en mamíferos son la metilación del ADN, las modificaciones en las histonas y las alteraciones en la cromatina. En esta  respuesta de David Valle se explica cómo operan estos mecanismos, y me parece muy importante destacar que a pesar de que está muy generalizado hablar de la epigenética en su vertiente “represora” (apagado de genes), también puede muy bien “potenciar” (encender al máximo) determinados genes, como explican muy bien en las respuestas a esta pregunta (In which cases, if any, do epigenetic marks act as promoters and not inhibitors of some gene activity? Are there examples in mammals?) Antonio Carusillo y Jeff Hammerbacher.

Copio aquí algunos fragmentos del texto de Carusillo como ejemplo de que la epigenética puede actuar potenciando y no solo reprimiendo la acción de un gen:

Epigentics shoud not be considered only when it comes to the silencing of a gene, thereby do not mistake Epigenetics itself with Imprinted Genes, those are a consequence of Epigenetics mechanism but they are not the whole story. Epigentic marks as acetylation or even methylation -

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3857148/

Example of this can be found in the GATA complex or known to recruit Tip60 or GNC%, that is an example of HAT ( acetyl transferase ) that is known to promote acetylation at specific gene promoters and promoting gene trasncription. An example of this is the working mechanism of the MYC oncoprotein, which can recruit HAT complex to gene prmoter and as consquence gene transcription.

MYC recruits the TIP60 histone acetyltransferase complex to chromatin.

Another example is the Trithorax protein complex that although it may have both activating and repressive functions, it is considered to be the counterpart of the Polycomb complex ( involved for example in the epigenetic silencing of the HOX genes ) thereby associated with the deposition of activating epigenetic marks such as H3K4 methylation.

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4176006/

También hay que decir que en función de cómo se entienda lo de no alterar la secuencia de ADN, algunos mecanismos se podrían considerar, o no, como epigenéticos. Esto ya lo explicó el mismo Robin Holliday en su escrito “Epigenetics come of age in the 21th century”.

Y que, a pesar de la impresión que tiene la gente de que se conocen todos los mecanismos celulares, no tenemos mucha idea de cómo se replican las marcas epigenéticas en las histonas durante el proceso de mitosis (división celular normal). De nuevo Antonio Carusillo lo explica, Antonio Carusillo's answer to How is epigenetic modification copied during DNA replication? (la copio aquí, porque me encanta la sencillez y claridad con la que escribe Antonio)

Well actually this is an hot topic in Epigentics and it still falls to be understood. Although there are many research groups , you may check one of the review by Anja Groth research group : Histone chaperone networks shaping chromatin function

The thing is, epigentic modifications concern not only the DNA , whose main ( and maybe the only one ) epigentic modification is the CpG methylation and this late is manteined and copied by DNMT ( DNA-Methylase Family ) that is principally made of DNMT 1 and DNMT3 where the DNMT1 is involved in de novo methylation, it actually primers the methylation and then is propagated by cooperating with DNMT3.

But what about the histones ? Histone tails are also target of epigentic modification ( methylation, acetylation, even phosphorylation may affect the Histones landascape and as consequence gene expression ). What is known is that when DNA replication occurs , the histones detach and than they randomly end up on one of the two strands ( the old and the newly sythetized ), then new histones ( since the old ones were distributed within the old strand and the new strand, you ideally still need half of the histones to cover the whole old and new strand ) are synthesized and distributed along the two strands. Now these histones are brand new, so how “they know “ where to go and how they know “ what modification have to apply to their tails so that epigentic modifications of the daughter cells are the same as the mother cells? The molecular basis of this great enigma is yet to be solved but many groups are struggling and succeeding to make it clearer and clearer!

Tenemos mucho que comprender sobre cómo actúa molecularmente la epigenética, se trata de algo todavía mucho más complejo que la genética y mucho más sutil, pero si esto ya es difícil de entender… la herencia de la epigenética es el colmo.

Antes de hablar de herencia de marcas epigenéticas vuelvo a las polémicas entre genetistas y epigenetistas, y a la barrera de Weismann (entendiéndola como separación entre líneas somática y germinales).

En esto de la herencia los divulgadores se han apresurado a atar el carro delante del caballo y asegurar que no es posible en mamíferos por la dichosa barrera de Weissmann.

Esto forma parte de una reacción contra la prodigalidad con la que se ha usado el término de epigenética durante la primera década del siglo XXI, pero lo cierto es que no es una crítica bien fundamentada. Antes de decir que algo es imposible hay que demostrar que lo es.

Se acepta desde los años 70 que en mamíferos se heredan dos tipos de marcas genéticas, las referentes al imprinting de unos cuantos genes, y el silenciamiento del cromosoma X en las hembras. Se sabe que estas marcas pasan entre generaciones no por mecanismos genéticos, sino de otra forma que no se alcanza a comprender bien.

También se sabe que en mamíferos existe una doble instancia de borrado de marcas epigenéticas, una durante la formación de los gametos y otra recién formado el nuevo embrión.

Esto de la formación de gametos o gametogénesis es especialmente complejo en el caso de las hembras, porque la diferenciación de las células que darán lugar a los óvulos comienza antes del nacimiento de la hembra (¿En qué estado de la meiosis quedan los futuros óvulos en las hembras de mamífero justo en el nacimiento?). Así que una de las pegas que se ponen más a menudo a los estudios de herencia epigenética en mamíferos en los que intervienen hembras que pasan las marcas a su descendencia es que posiblemente estas marcas se deben al efecto del útero. Por este motivo se suele exigir que haya transmisión de marcas entre 3 generaciones en el caso de las hembras, y de dos en el caso de los machos. Esto también es el motivo de que muchos estudios de herencia epigenética se hagan con machos, para evitar esta objeción.

En este gráfico explica muy bien la pega que se le pone a reconocer transmisión de marcas epigenéticas en mujeres (y hembras mamíferas en general).

Pues bien, como he dicho antes incluso los más reacios a reconocer la transmisión de marcas epigenéticas en mamíferos reconocen que hay casos en que sí que pasan. Y que no sabemos bien cómo pasan (respuestas de David Valle y Leandro Ortega a En la herencia epigenética en mamíferos, ¿cómo sobrepasan las marcas epigenéticas el doble borrado en la gametogénesis y durante la embriogénesis?¿Se transmiten como tales marcas o mediante otros mecanismos biomoleculares?

De momento esto es lo que sabemos, pero suponemos mucho más, que hay mucha más transmisión de marcas epigenéticas en mamíferos: Lamarck rises from his grave: parental environment-induced epigenetic inheritance in model organisms and humans.

Este trabajo me impresionó, no puedo decir otra cosa. Por eso quiero copiar este gráfico de uno de los experimentos a los que alude:

Hay un experimento muy prometedeor con ratones del que se desprende que el miedo adquirido a un olor se puede transmitir por tres generaciones por vía paterna. Bueno, el estudio no le resultó fascinante a los pobres ratones que eran sometidos a descargas para que los asociaran con el olor a una sustancia que recuerda mucho a las almendras (ningún ratón no troquelado rechazaría una jugosa almendra). Los pobres ratones expuestos desarrollaron pronto un miedo paralizante a este olor, algo parecido a que el olor de la vainilla nos dejara temblando de miedo a los humanos.

Probaron si los hijos y nietos de estos ratones (siempre por vía paterna) seguían reteniendo el miedo a este olor y así fue. Se usaron machos porque en epigenética es mucho más fácil demostrar la transmisión de caracteres por vía paterna, ya que en el caso de las hembras se podrían poner objecciones como la exposición in útero de las crías y otras más.

Un buen resúmen gráficol experimento que comento,publicada aquí: Herencia

epigenética del miedo en ratones

Se está investigando si se transmiten marcas epigenéticas con el esperma de los padres. Todo un panorama para investigar. Pero lo asombroso es que estamos ante las primeras instancias de transmisión de un instinto.

Pero se trata de un instinto de evitación. Lo cual es bastante lógico, son más fuertes que los instintos de acción ya que para la supervivencia es mucho más importante evitar certeramente lo que debes evitar que hacer algo correctamente (en este segundo caso tienes más opciones de equivocarte).

 

______________

Bueno, me he dado cuenta de que tengo mucho material en esto de la epigenética y que tengo que añadir más cosas, (y ordenarlas mejor :))

______________

Maerial que consulté en su día:

cómo operan los mecanismos epigenéticos

The paternal hidden agenda: Epigenetic inheritance through sperm chromatin.

Lamarck rises from his grave: parental environment-induced epigenetic inheritance in model organisms and humans.

http://www.ias.ac.in/article/fulltext/jgen/081/01/0001-0004

The Gene: An Intimate History eBook: Siddhartha Mukherjee: Kindle Store

Epigenetics and Evolution: Revising the Theory • theGIST

On epigenetics: we need both Darwin’s and Lamarck’s theories – Michael Skinner | Aeon Essays

 

(Reviviendo ?) momias de dinosaurio...

 Ahora que tengo que enfrentarme a la remodelación del blog para que se pueda leer mejor por móvil... me parece que este texto sobre momias viene a cuento :D

Por muy raro que parezca, tenemos momias de dinosaurios.

La más antigua conocida es la de un edmontasaurio descubierta en 1908, en Wyoming. Su estado de conservación es tan increíble que a primera vista, en foto, aparenta ser los restos de un caballo que hubiera muerto en un desierto:

También tenemos este otro edmontosaurio momificado, de Frankfurt, hallado en 1910:

 

Pero el favorito de todos los dinoadictos es este nodasaurio de hace 110 millones de años, descubierto en una mina de Alberta, Canadá. Los restos están tan bien conservados que tenemos abundancia de tejido blando, piel y podemos conocer el contenido de su estómago:

  

Nos da una idea de cuál era el verdadero aspecto de estos animales, bastante más "blandito", rellenito que lo que se solía pensar:

 

De qué hablamos cuando hablamos de epigenética

 Voy a repartir en varios posts un escrito sobre la epigenética que tengo, porque pienso que lo hice demasiado largo. 

Mi interés por esta rama de la "genética" nació porque me atraen todas las derivas evolutivas que el neodarwinismo no puede explicar bien. Ello quiere decir que también me provocan curiosidad otras teorías, como la endosimbiosis de Margulis y las de James Shapiro. 

Respecto a la epigenética, me encontré con que es la rama más investigada, por su posible aplicación en terapias a humanos (las otras dos que he mencionado se limitan a seres unicelulares y bacterias, de modo que no atraen tanta financiación). Pero al leer sobre la misma, me di cuenta de las enormes contradicciones que había entre los libros de divulgación y los papers publicados, dado que en los primeros se hacían afirmaciones como que en nuestro organismo tenemos mucha epigenética heredada que explicaría por ejemplo diferentes silenciamientos de genes en nuestro cerebro y el de los chimpancés, mientras que en los papers se habla de herencia epigenética transgeneracional cuando se ha comprobado mediante experimentos muy supervisados que se ha inducido una herencia de algo nuevo, que no puede explicarse por la simple genética.

Hay muchas más ambigüedades, el simple concepto de qué es epigenética ha variado desde que se acuñó este término hasta el día de hoy, y muchas veces los libros o las investigaciones no aclaran a qué se refieren cuando hablan de epigenética.

Es por ello que quise recopilar lo que fue la historia de la epigenética, y lo que se sabe (por experimentos y papers revisados por pares) sobre transmisión epigenética de caracteres entre generaciones.

El caso es que estuve investigando esto durante varios meses, y borré por completo varios borradores casi terminados, porque la estructura con la que los había montado me parecía muy difícil de entender al ir descubriendo más cosas sobre la historia de la epigenética, las publicaciones exageradas por las que se cuestionó este concepto a partir de 2010, y los nuevos descubrimientos.