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.

Cuando se habla de epigenética todo el mundo suele acudir a metáforas, los signos de puntuación en un libro, el sistema de almacenamiento en una biblioteca…

Para mi la mejor metáfora es la de numerosísimas termitas obreras trabajando alrededor de la inmensa termita reina. La molécula de ADN es enorme, está comprimida, retorcida y enrollada sobre sí misma. Durante toda la vida de la célula otras bulliciosas moléculas, que serían las obreras en mi analogía, acceden a la misma, la empaquetan o desempaquetan, la leen, la copian, etc.

Tal vez sería mejor para todos no separar tanto nuestra idea de epigenética de la genética, como estuvo en un principio, y admitir que en nuestro material genético (en sentido amplio) hay lugar para “escuchar al medio ambiente”. Así nos sería más sencillo entender esto.

Vámonos por un momento a inicios de los años 40 (siglo xx) cuando muchas de las ideas que tenemos hoy en día sobre genética comenzaban a cristalizar. No se conocía la estructura del ADN—que se describió en 1953—pero sí se sabía que la herencia biológica se transmitía por esa molécula a través de unas unidades, teóricas en ese momento, denominadas genes. Estamos en un tiempo en el que falta poco para que se escriba la definición más generalizada de gen (“un gen, una proteína”, Beadle y Tatum), pero en el que ya se considera inválida la teoría de Lamarck (herencia de caracteres adquiridos) debido a una serie de observaciones que se consideran refrendadas por los experimentos de Weismann de finales del siglo xix

[Como inciso... este Weismann les sonará a muchos por el concepto “barrera de Weismann” que se refiere a la separación entre las líneas de células somáticas y reproductivas de un ser. Lo interesante es que esa barrera es totalmente metafórica, Weissman se limitó a indicar que habría algo que impidiría que los caracteres adquiridos en vida pasaran a la siguiente generación tras una larga serie de experimentos muy cuestionables (se dedicaba a cortarle la cola a ratones, y nunca nació uno con la cola corta) exclusivamente en animales. Los medios técnicos de la época no permitían observar con precisión el núcleo celular, y mucho menos se tenía la noción teórica de lo que era un cromosoma... de modo que lo de barrera es metafórico. Lo interesante es que nunca experimentó con plantas, bastante más dadas a transmisiones epigenéticas, y me parece que un investigador no debiera dedicarse a formular principios aplicables a todos los seres vivos sin haber investigado con plantas.]

 

Se creía que descifrando la estructura del ADN se iba a comprender todo, que la biología iba a poder ser predictiva como lo son la química y la física…y nos llevamos una gran sorpresa.

Es decir en este periodo la genética era algo novedoso y excitante que se creía que iba a explicar todo acerca de la herencia y la evolución.

También se continuaba con la tradición de trabajo del finales del siglo xix de estudiar el desarrollo de los embriones, y ya se entendía que todas las células de un ser heredan el mismo material genético pero no lo expresan igual. Durante el desarrollo de ese ser lo patrones de expresión cambian, de forma que una célula que generará melanina “apaga” su posibilidad potencial de generar oxitocina o cortisol y “enciende” la de generar esa melanina. Uno de estos embriólogos, un investigador muy intuitivo, Waddington, introdujo el término “epigenética” para referirse a esos procesos de apagado y encendido de los genes que alteraban la expresión de las células a pesar de tener el mismo genoma. Waddington junto con otros embriólogos hicieron observaciones extraordinarias en sus experimentos con Drosophila melanogaster (la mosca del vinagre), que el ambiente inducía cambios en el desarrollo de las larvas

…y ahí tenemos el inicio de una de las ideas más poderosas y uno de los vericuetos más enredosos de la biología de los últimos 100 años. Waddington pensó que se podían producir cambios rápidos entre distintas generaciones de individuos debido a estos cambios epigenéticos, que en ese entonces se entendía que eran debidos a la acción de otros genes, aunque es muy importante señalar que Waddington no dio una explicación molecular de estos cambios.

Se inició el estudio de los patrones que configuraban esos cambios dando lugar a una disciplina conocida como “regulación de la expresión génica”.

Y hasta ahí todo hubiera sido interesante pero no polémico, sin embargo en los años 80 varios investigadores moleculares quisieron dejar claro que algunos de esos cambios que apagaban y encendían genes, y que podían verse influidos por el ambiente…no estaban controlados por el ADN (es decir, por la secuencia básica del ADN) sino por otro mecanismos moleculares. Robin Holliday, un investigador del envejecimiento fue uno de estos “protestantes” moleculares y acuñó varias definiciones de epigenética. Hoy en día la más frecuente es lade Wu y Morris que es un refrito de dos usadas por 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”.

En esta gran respuesta de Daniel Rytel se dan más detalles sobre la historia de nuestro cambio del concepto de epigenética.

Esta larga introducción a lo que significa epigenética me parece muy importante para dar una idea de que no todo el mundo habla de lo mismo cuando habla de epigenética, y también para explicar parte de los interminables debates entre genetistas y epigenetistas (en muchos casos los genetistas aducen que no se ha descartado todavía que algunos efectos “epigenéticos” sean debidos a algún mecanismo genético poco conocido, y en todo caso la epigenética vino a pisar el terreno del estudio de la expresión genética, para bien y para mal).