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¿Regreso de la evolución lamarckiana?
Los efectos del entorno de un animal durante la adolescencia pueden transmitirse a la descendencia futura, según dos nuevos estudios. Si se aplica a los humanos, la investigación, realizada en roedores, sugiere que el impacto tanto de la educación infantil como del abuso temprano podría abarcar generaciones. Los hallazgos apoyan una teoría de la evolución de 200 años que ha sido ampliamente descartada: la evolución lamarckiana, que establece que las características adquiridas pueden transmitirse a la descendencia.
Silenciar el ADN: Agregar grupos metilo a puntos específicos del genoma puede alterar la expresión de genes marcados. El proceso, conocido como metilación del ADN, es un mecanismo de cambio epigenético, un cambio hereditario que no altera la secuencia del ADN en sí. En esta imagen, las barras de colores representan las bases que componen una hebra de ADN, mientras que los círculos verdes representan la metilación.
Los resultados son extremadamente sorprendentes e inesperados, dice Li-Huei Tsai, un neurocientífico del MIT que no participó en la investigación. De hecho, uno de los estudios descubrió que se podía transmitir un impulso en la capacidad del cerebro para reconectarse y la correspondiente mejora en la memoria. Este estudio es probablemente el primero en demostrar que existen efectos transgeneracionales no solo en el comportamiento sino también en la plasticidad cerebral.
En años recientes, los científicos han descubierto que los cambios epigenéticos (cambios hereditarios que no alteran la secuencia del ADN en sí) juegan un papel importante en el desarrollo, permitiendo que células genéticamente idénticas desarrollen características diferentes; Los cambios epigenéticos también influyen en el cáncer y otras enfermedades. (La definición de epigenética es algo variable, y algunos científicos limitan el término para referirse a mecanismos moleculares específicos que alteran la expresión génica). La mayoría de los estudios epigenéticos se han limitado a un contexto celular o han analizado los efectos epigenéticos de las drogas o la dieta en el útero. . Estos dos nuevos estudios son únicos en el sentido de que el cambio ambiental que desencadena el efecto (enriquecimiento o abuso temprano) ocurre antes del embarazo. Dar a las madres productos químicos y puede afectar a la descendencia y a la próxima generación, dice Larry Feig , neurocientífico de la Facultad de Medicina de la Universidad de Tufts, en Boston, que supervisó parte de la investigación. En este caso, [el cambio ambiental] ocurrió mucho antes de que los ratones fueran incluso fértiles.
En el estudio de Feig, los ratones modificados genéticamente para tener problemas de memoria se criaron en un entorno enriquecido (juguetes, ejercicio e interacción social) durante dos semanas durante la adolescencia. La memoria de los animales mejoró, un hallazgo nada sorprendente, dado que anteriormente se había demostrado que el enriquecimiento estimula la función cerebral. Luego, los ratones regresaron a las condiciones normales, donde crecieron y tuvieron descendencia. Esta próxima generación de ratones también tenía mejor memoria, a pesar de tener el defecto genético y nunca haber estado expuestos al ambiente enriquecido.
Los investigadores también observaron un correlato molecular de la memoria llamado potenciación a largo plazo, o LTP, un mecanismo que fortalece las conexiones entre las neuronas. El enriquecimiento ambiental solucionó la LTP defectuosa en ratones con el defecto genético; la LTP fija se transmitió luego a su descendencia. Los hallazgos se mantuvieron ciertos incluso cuando los cachorros fueron criados por ratones con deficiencia de memoria que nunca habían tenido los beneficios de los juguetes y la interacción social. Cuando miras a las crías, todavía tienen el defecto en la proteína, pero también tienen LTP normal, dice Feig. Los hallazgos fueron publicados hoy en el Revista de neurociencia .
Si los hallazgos se pueden transmitir a los humanos, significa que la educación de las niñas es importante no solo para su generación sino también para la siguiente, dice Moshe Szyf de la Universidad McGill, en Montreal, que no participó en la investigación.
En un segundo estudio, los investigadores encontraron que las ratas criadas por madres estresadas que descuidaron y abusaron físicamente de su descendencia mostraron modificaciones epigenéticas específicas en su ADN. Los ratones abusados crecieron hasta convertirse en madres pobres y parecían transmitir estos cambios a sus crías.
Investigaciones anteriores han demostrado que la mala maternidad de las ratas se puede transmitir a través de este tipo de modificación del ADN, pero se cree que esos cambios se desencadenan específicamente por el comportamiento materno. En el nuevo estudio, los investigadores también hicieron que madres sanas criaran a los hijos de madres estresadas y encontraron que los problemas solo se solucionaron parcialmente. Eso sugiere que los cambios no se debieron a su experiencia neonatal, dice David Sweatt , neurocientífico de la Universidad de Alabama en Birmingham, que supervisó el estudio. Era algo que ya estaba ahí cuando nacieron. La investigación se publicó en línea el mes pasado en Psiquiatría biológica .
Es probable que los resultados de ambos estudios sean controvertidos, quizás resucitando un debate centenario. Es muy provocativo, dice Lisa Monteggia , neurocientífico del Centro Médico de la Universidad de Texas Southwestern, en Dallas. Se remonta a dos escuelas de pensamiento: Lamarck versus Darwin.
En contraste con la selección natural, en la que los organismos que nacen bien adaptados a su entorno sobreviven y se reproducen, transmitiendo esos rasgos exitosos, la evolución lamarckiana sugiere que los animales pueden desarrollar rasgos adaptativos, como una mejor memoria, durante su vida, y transmitirlos. rasgos a su descendencia. La última teoría fue abandonada en gran medida cuando se afianzaron las teorías de Darwin y, más tarde, de Mendel. Pero el concepto de herencia lamarckiana ha regresado en los últimos años, a medida que los científicos aprenden más sobre la epigenética.
No me propuse encontrar hallazgos que respalden la herencia neolamarckiana, dice Sweatt. Pero la investigación ahora hace más plausible que estas cosas puedan ser reales y pueden estar basadas en mecanismos moleculares.
Feig, por otro lado, sostiene que si bien los hallazgos son un fenómeno de tipo lamarckiano, sigue siendo darwiniano, porque los cambios no duran para siempre. En el estudio de Feig, la descendencia de ratones enriquecidos perdió sus beneficios de memoria después de unos meses.
Sweatt y otros dicen que este tipo de herencia, de hecho, puede ser mucho más común de lo esperado. Las tecnologías mejoradas ahora brindan una visión más amplia de los cambios epigenéticos relacionados con el medio ambiente y el comportamiento. Los científicos están comenzando a usar microarrays de ADN, que en los últimos años se han utilizado ampliamente en estudios genéticos de enfermedades, para observar un tipo específico de cambio, conocido como metilación del ADN. Los cambios que vemos no se limitan a una pequeña cantidad de genes, dice Szyf, quien está utilizando la tecnología para estudiar la epigenética y el cáncer. Se cambian circuitos completos.
La secuenciación de ADN, cuyo precio está bajando rápidamente, también se puede utilizar para estudiar la metilación del ADN. Pero los estudios de epigenética requieren una secuenciación de alto volumen, que ha sido prohibitivamente costosa. A diferencia del genoma, cada epigenoma es diferente en diferentes tipos de células, dice Sweatt. Un proyecto de epigenoma humano equivaldría a 250 genomas humanos, porque hay al menos 250 tipos de células en el cuerpo. La secuenciación barata pronto podría hacer posible ese tipo de estudio, dice.
El mecanismo real subyacente a estos patrones de herencia es algo desconcertante para los científicos. Feig teoriza que el enriquecimiento ambiental desencadena un cambio hormonal duradero: cuando el animal queda embarazada, la hormona modificaría de alguna manera el ADN del feto, lo que en última instancia provocaría que mejorara la memoria y la LTP en la adolescencia. Sin embargo, advierte, no hay evidencia directa de esto y no hay evidencia específica de que los comportamientos se transmitan a través de mecanismos epigenéticos.