Si los gemelos heredan el mismo conjunto de genes, ¿Cómo pueden ser tan diferentes? A.B./Photonica/Getty Images A menos que tenga un hermano idéntico o conozca un par, Es muy probable que su conocimiento de los gemelos se base en parte en la ficción. Están en todas partes en sub pulpa y cultura popular, y es difícil culpar a los artistas por arrastrarlos a la escena. Después de todo, para una especie obsesionada con la identidad, ¿Hay un enigma más tentador que mirar a través de una mesa a un duplicado físico de ti mismo?
Si ha visto algunas representaciones ficticias de gemelos, Probablemente haya notado que la presentación tiende a inclinarse hacia un extremo o hacia el otro. O los gemelos son inquietantemente parecidos (como las niñas en "El resplandor") o notablemente diferentes (como los ginecólogos gemelos dominantes y sumisos en "Dead Ringers"). Cuando dos seres humanos se parecen tanto, las cosas que las hacen diferentes son tan desconcertantes como las que las hacen iguales.
El ADN juega un papel central en las concepciones modernas de identidad, pero a medida que mejora nuestra comprensión de la ciencia genética, también lo hace nuestra comprensión de lo que nos hace quienes somos. Los seres humanos se han involucrado durante mucho tiempo en un debate sobre la naturaleza versus la crianza, un dilema con matices de destino versus libre albedrío. ¿Eres la persona que eres porque naciste así o por el mundo en el que te criaron?
Obviamente, si un gemelo idéntico crece en los barrios bajos del castillo y el otro crece en el palacio del rey, es probable que se conviertan en personas bastante diferentes, no importa qué tan similares sean sus genes. El campo de epigenética agrega nuevo combustible a este problema al arrojar luz sobre cómo el medio ambiente, la nutrición y las condiciones sociales afectan la forma en que se expresan los genes. ¿La gemela del palacio fue criada por una madrastra abusiva? ¿Tuvo que lidiar el gemelo de los barrios bajos con una casa llena de humo de pipa? ¿Uno comió gachas mientras el otro se deleitaba con postres grasos? Estos factores pueden causar cambios epigenéticos que alteran la forma en que se expresan los genes de cada gemelo. Incluso una diferencia en la dieta podría poner a un gemelo en riesgo de cáncer y dejar al otro sin peligro.
En este artículo, examinaremos cómo funciona este fascinante campo de la genética, cómo los cambios epigenéticos afectan nuestras vidas y lo que nos depara el futuro.
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El ADN puede proporcionarle un plan genético, pero varios factores afectan la forma en que se expresará ese plan. 3D4Medical.com/3D4Medical.com/Getty Images ¿Has jugado alguna vez a un videojuego de simulador de vuelo? El juego puede haber ofrecido varias configuraciones de realismo que permiten a los jugadores elegir cuán "real" será su experiencia de juego. A menudo, puede activar y desactivar las colisiones en el aire, o decidir si se puede quedar sin munición o gasolina. La configuración predeterminada puede estar en algún lugar entre el simulador puro y el juego de disparos de arcade, pero el juego tiene el potencial de ser más realista, dependiendo de si activa las opciones apropiadas.
Como resulta, nuestros genes funcionan de manera muy similar. Si nuestro material genético acumulado (o genoma) sirve como nuestro programa, nuestra experiencia de juego es nuestra fenotipo , las características observables de un organismo. Una serie de factores, Sucesivamente, provoca los procesos epigenéticos que activan y desactivan diferentes genes.
Los científicos acuñaron por primera vez el término "epigenético" (que literalmente significa "por encima del genoma") en la década de 1940 como una forma de clasificar los cambios que ocurrieron entre el genoma y el fenotipo. Por ejemplo, ¿Por qué sólo un gemelo idéntico desarrollaría cáncer y no ambos? En una búsqueda por comprender lo que estaba sucediendo, Los científicos observaron más de cerca la relación entre el ADN y el desarrollo celular.
El ADN reside dentro del núcleo de una célula, un programa maestro en el centro de cada pieza diminuta que nos hace quienes somos. Las enzimas unen haces de carbono e hidrógeno (CH 3 ) llamado grupos metilo al ADN, a menudo cerca del comienzo de un gen, el mismo lugar donde las proteínas se unen para activar el gen. Si la proteína no se puede unir debido a un grupo metilo bloqueante, entonces el gen generalmente permanece apagado. Los científicos llaman a este proceso epigenético particular metilación . La disposición de estos paquetes puede cambiar drásticamente en el transcurso de la vida, pero también puede fraguar permanentemente durante el desarrollo del embrión. Todo depende de los diversos factores que pueden afectar la distribución de los grupos metilo.
Si bien los científicos epigenéticos han dedicado la mayor parte de su investigación a la metilación, han identificado muchos tipos diferentes de procesos epigenéticos. Modificación de cromatina figura en gran medida entre estos procesos. Dentro del núcleo, El ADN se enrolla alrededor de haces de histona proteínas para formar cromatina , que a su vez forma cromosomas. Altere la estructura de la cromatina y alterará la expresión génica. Varios grupos químicos logran este fin uniéndose a las histonas.
¿Cómo influye todo esto en el debate entre la naturaleza y la crianza? Descúbrelo en la página siguiente.
Repase el ADN¿Está un poco confuso con la investigación genética? Permítanos desglosarlo todo en Cómo funciona el ADN y cómo funcionan las células.
¿Estamos esclavizados a nuestros genes que obtenemos de nuestros padres? ¿O podemos liberarnos con el cambio epigenético? Hauke Dressler / LOOK / Getty Images Es el medio tiempo en el playoff de la gran naturaleza versus la crianza. Repasemos la puntuación. El hecho de que estemos basados en gran parte en los genes que heredamos de nuestros padres es sin duda un punto para la naturaleza, pero el hecho de que nuestra vida cotidiana pueda influir en los cambios epigenéticos sin duda pone a uno en el tablero de la crianza. Curiosamente, el siguiente pequeño dato no rompe el empate, anota un punto para ambos lados. Basado en lo que sabemos ahora parece que al menos algunos cambios epigenéticos son hereditarios.
Regrese a la analogía del videojuego por un momento. Tus padres no solo te transmiten el programa central, pero algunas de las configuraciones reales del juego que usaron. Algunas modificaciones de la cromatina se transfieren al ADN y proteínas recién sintetizados. Como puedes imaginar la perspectiva de cambios epigenéticos heredados está teniendo un gran impacto en nuestra comprensión de la evolución. Los científicos incluso han reevaluado las teorías que previamente habían desacreditado, como los del científico Jean-Baptiste Lamarck del siglo XVIII. Si bien los hallazgos recientes no apoyan completamente la teoría de Lamarck de que los cuellos de las jirafas se alargaron en el transcurso de generaciones de buscar comida, parte de la evidencia es ciertamente lamarckiana.
Tome la pulga de agua, por ejemplo. En un entorno de depredadores pesados, las criaturas se desarrollan grandes, espinas defensivas, un rasgo que también desarrolla su descendencia, incluso si se cría en un entorno libre de depredadores. Este proceso se llama herencia epigenética transgeneracional . Es posible que los humanos no tengan que lidiar con el crecimiento de espinas defensivas porque papá se sintió amenazado, pero los estudios han demostrado que diversos comportamientos y condiciones de salud se deben a cambios epigenéticos heredados.
Los cambios epigenéticos también permiten Células madre para convertirse en células especializadas, como los que se encuentran en el cerebro. Si bien los organismos dependen de este proceso vital, Los cambios epigenéticos también contribuyen a las enfermedades. En algunos casos, el gen o genes que se activan son los asociados con enfermedades debilitantes, tal como Síndrome de angelman . En otros casos, los cambios epigenéticos desactivan un gen realmente importante. Para volver a utilizar el ejemplo del videojuego, hay una cierta variedad de configuraciones que funcionan bien para un organismo, pero activar muy pocas o demasiadas opciones puede llevar a una experiencia de juego muy insatisfactoria. Los científicos incluso piensan que tanto aumenta como disminuye metilación (haces químicos que las enzimas unen al ADN) pueden causar cáncer, activando demasiados genes promotores del crecimiento o desactivando genes supresores de tumores.
¿Qué tipo de factores activan estos interruptores epigenéticos? Descúbrelo en la página siguiente.
¿Cuánto está en juego en sus elecciones dietéticas? Quizás más de lo que piensas dados los factores nutricionales implicados en el cambio epigenético. Influx Productions / Banco de imágenes / Getty Images Cuanto más mires la epigenética, cuanto más parece que nuestras vidas son poco más que una lista de verificación de varios genes que pueden activarse o desactivarse. ¿No quieres envejecer tan rápido? Haga clic aquí. ¿Te preocupas por un poco de obesidad? Simplemente marque "sí" o "no" con un lápiz del número 2. Por supuesto, el truco es que todavía estamos tratando de averiguar qué factores conducen a qué respuestas en las hojas genéticas de Scantron que definen nuestras vidas.
Cambios epigenéticos, como muchos de nuestros procesos vitales, caer en nuestros cuerpos para tratar. Solo piensa en la última vez que quemaste la cena o te pusiste los calcetines equivocados para trabajar. ¿Realmente desea tener un control directo sobre los latidos de su corazón o cómo se expresan sus genes? No, para que tu cuerpo responda a tu entorno y se encargue de todo esto por ti. Mientras tanto, tu cerebro (es decir, usted) llega a preocuparse por tareas esenciales de resolución de problemas como recolectar alimentos, criando y recordando apagar la plancha. En nuestro tiempo libre, sin embargo, hemos dedicado un gran esfuerzo a descubrir cómo nuestros cuerpos hacen lo que hacen. Como tal, ya hemos descubierto cómo algunos factores causan cambios epigenéticos.
Nutrición :Como dice el dicho, usted es lo que come. La investigación ha demostrado que la escasez o el exceso de alimentos durante la infancia de una persona pueden causar cambios epigenéticos que conducen a la diabetes. obesidad y pubertad precoz. Las adaptaciones que tuvieron sentido durante una época de hambruna pueden luego transferirse a los hijos y nietos que viven en una época de abundancia. Los genes se establecen epigenéticamente para hacer frente a condiciones adversas y luego se transmiten a la descendencia, que puede disfrutar de condiciones más cómodas. Los experimentos también han demostrado cómo los alimentos pueden causar cambios epigenéticos en el útero. Los científicos han influido en los colores del pelaje y han disuadido la obesidad en ratones al alimentar a la madre con una dieta rica en soja. que altera la metilación [fuente:Ray].
Crianza de los hijos: El campo de la epigenética continúa arrojando luz sobre la importancia del cuidado de los padres para la salud mental. Los experimentos han descubierto que las ratas madres que con poca frecuencia preparan y amamantan a sus crías, crían una descendencia ansiosa. Esta mala crianza en realidad altera los genes que controlan la producción de hormonas del estrés. Esta es la forma en que la naturaleza prepara a los jóvenes para un entorno potencialmente peligroso. Inhumanos, Los científicos han observado cambios de metilación en el cerebro de las víctimas de suicidio. Áreas de la hipocampo , una parte del cerebro que puede afectar el estado de ánimo, contenía genes que habían sido desactivados. Se estima que una de cada cinco víctimas de suicidio sufrió abuso infantil, destacados expertos a considerar una posible correlación entre la educación estresante y el cambio epigenético [fuente:Economist].
La investigación continúa descubriendo conexiones entre el cambio epigenético y varios factores en nuestros entornos y dietas. ¿Cómo podemos beneficiarnos de este conocimiento? Descúbrelo en la página siguiente.
Papás Cocaína y fungicidaLas madres no son las únicas que transmiten cambios epigenéticos a la descendencia. Los experimentos con ratas han demostrado que el fungicida para cultivos vinclozolin puede causar susceptibilidad al cáncer y defectos renales. ambos pueden transferirse a la descendencia a través de cambios de metilación. En un experimento médico similar, Los investigadores descubrieron que los ratones consumidores de cocaína transmitían problemas de memoria a tres generaciones de descendientes gracias a cambios epigenéticos.
Un investigador científico extrae el ARN de las células madre embrionarias en un laboratorio, en el centro de investigación del genoma humano de la Universidad de Sao Paulo en Brasil. Mauricio Lima / AFP / Getty Images A medida que crece el conocimiento del epigenoma, seguimos aprendiendo más sobre cómo las sustancias que consumimos y las situaciones sociales que habitamos influyen en la forma en que se expresan nuestros genes. Los científicos ya están reconsiderando la forma en que evolucionan los organismos y cómo los rasgos se transmiten de padres a hijos. Pero, ¿en qué momento este conocimiento comenzará a cambiar la forma en que vivimos? ¿En qué momento podremos tomar una pastilla y bloquear o desbloquear la combinación correcta de genes para mejorar nuestra calidad de vida?
Si bien desactivar el envejecimiento y ajustar el genoma humano son posibilidades bastante impresionantes, los epigenéticos están mucho más interesados en descubrir formas de tratar las enfermedades epigenéticas. Como algunos cánceres ocurren debido a la desactivación de genes supresores de tumores, los investigadores han trabajado para desarrollar medicamentos que los reactiven. La droga azacitidina, por ejemplo, trata la leucemia de esta manera. Encontrar las partes adecuadas del epigenoma para tratar, sin embargo, puede ser como encontrar una aguja en un pajar. Y una vez que los investigadores encuentran las áreas que quieren afectar, Las drogas epigenéticas no son tan específicas. Podrían tener éxito en bloquear o desbloquear los genes que querían tratar, pero también afectan a otros genes, resultando en efectos secundarios potencialmente peligrosos.
Tras la finalización del Proyecto Genoma Humano, los Proyecto Epigenoma Humano actualmente se esfuerza por mapear el alcance de los cambios que pueden ocurrir entre el genoma y el fenotipo. Una vez terminado sin embargo, un mapa epigenómico también podría resultar útil para determinar qué individuos están en riesgo de contraer ciertas enfermedades y fomentar el tipo de cambios en el estilo de vida que pueden evitar que los genes incorrectos se activen o desactiven.
Más que los medicamentos del futuro están en juego, sin embargo. Los descubrimientos epigenéticos también obligan a los médicos a volver a examinar los medicamentos existentes. Incluso azacitidina, el primer fármaco epigenómico aprobado por la FDA, se utilizaba anteriormente para tratar los trastornos de las células madre de la médula ósea. Fue solo después del descubrimiento de sus efectos epigenéticos que los médicos exploraron sus usos en otras áreas.
Las células madre también son de interés clave para los epigenéticos. Al estudiar los cambios epigenéticos que determinan cómo se desarrollan las células, Con el tiempo, puede ser posible determinar en qué tipo de tejido se desarrollará una célula madre. Para obtener más información sobre las implicaciones de esto, lea Cómo funcionan las células madre.
Mientras tanto, cuanto más sepamos sobre los cambios epigenéticos, cuanto más nos damos cuenta de la correlación entre nuestras acciones y, no solo nuestras propias vidas, sino la vida de nuestros hijos. A medida que retiramos otra capa genética para descubrir quiénes somos, ¿Qué otros misterios nos esperan?
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Fuentes
