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Los nuevos secretos de nuestra herencia

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Subido el 7 de enero de 2018 por Francisco J. M.

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Durante mucho tiempo los científicos han creído que el ADN controlaba nuestro destino biológico, pero el ADN no explica nuestra inmensa diversidad. Es aquí donde entra en juego la epigenética, que es el estudio de los factores que interactúan con los genes y su posible trasmisión hereditaria.

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Las manos, los ojos, el rostro. Nuestro cuerpo es un enjambre de miles de millones de células 00:00:00
que atesoran el ADN que nos han legado nuestros padres y que heredan nuestros hijos. ¿Qué 00:00:12
se transmite exactamente de una generación a otra, de una célula a otra? Sabemos que 00:00:19
se transmite ADN. Pero no es lo único. Los gemelos monocigóticos, o gemelos idénticos, 00:00:24
poseen el mismo genoma. Entonces, ¿por qué no siempre son iguales? El genoma es como 00:00:34
un libro, que puede leerse de formas muy diferentes. Durante mucho tiempo, los científicos 00:00:41
han creído que el ADN controlaba nuestro destino biológico. Pero las cosas no son 00:00:47
tan simples. El avance de la tecnología y sus nuevas herramientas nos permiten afirmar 00:00:55
que, en el estudio del ADN, debemos considerar el impacto del medio ambiente. Biólogos de 00:01:02
todo el mundo investigan este nuevo misterio. La exploración es buscar entre las células, 00:01:10
saber nuevos conocimientos e intentar ir a donde la gente no ha estado antes. Una aventura 00:01:15
científica que nos permitirá descubrir los factores ocultos que alteran nuestro ADN, 00:01:21
nuestra identidad y tal vez nuestra herencia genética. Los nuevos secretos de nuestra 00:01:27
herencia. El ser humano siempre ha sentido fascinación por la laboriosa abeja. Su naturaleza 00:01:36
no deja de plantear preguntas a los científicos que poco a poco van desentrañando los misterios 00:02:01
de su desarrollo. Existen miles de especies. Tal vez la más conocida sea la abeja doméstica 00:02:07
o abeja melífera. Una colonia como la que tengo ante mí está formada por un gran número 00:02:19
de obreras, que puede oscilar entre 20.000, 30.000 e incluso 40.000, y una sola abeja 00:02:26
reina, que es la madre de todas las demás. La reina de esta colmena es fácilmente distinguible, 00:02:34
porque le han colocado un punto rojo en el dorso para saber siempre dónde está. 00:02:41
Su cuerpo es diferente al de sus hijas, su silueta es más larga 00:02:46
y tiene el tórax un poco más ancho. 00:02:51
La reina es la única abeja fértil, la única que puede aparearse 00:02:55
y su misión en la vida es poner huevos. 00:02:59
La reina es muy diferente a las obreras que pululan a su alrededor. 00:03:03
Sin embargo, en su etapa más precoz, todas las larvas son idénticas. 00:03:19
¿Cuál es el mecanismo que convierte a una de ellas en reina? 00:03:24
El misterio no fue desentrañado hasta mediados del siglo XX. 00:03:36
El proceso que hace que una larva se convierta en reina en vez de en obrera 00:03:47
tiene su base en la alimentación que recibe. 00:03:51
Las larvas comen jalea real durante tres días. 00:03:55
Después, si están destinadas a convertirse en obreras, su dieta varía. 00:03:59
La jalea real se va mezclando con papilla larval, compuesta por polen y miel. 00:04:04
En cambio, la futura reina seguirá siendo alimentada con jalea real durante el resto de su etapa larvaria. 00:04:10
Lo que demuestra que un simple cambio nutricional puede ocasionar una significativa diferencia entre dos seres similares durante los primeros días de su vida. 00:04:18
¿Pero cómo es posible que un elemento externo 00:04:28
pueda tener semejante impacto en su desarrollo? 00:04:32
¿No se supone que eso lo controla el ADN? 00:04:35
Para comprender este proceso, 00:04:39
es necesario remontarse a los orígenes 00:04:44
de una de las aventuras más fascinantes de la biología, 00:04:46
la secuenciación del genoma humano. 00:04:50
Los científicos llevaban mucho tiempo 00:04:58
intentando comprender la forma en la que se transmiten 00:05:00
los caracteres de una generación a otra. 00:05:03
Y por fin, en 1952, el papel exclusivo del ADN fue completamente ratificado. 00:05:05
El núcleo de cada célula humana contiene 23 pares de cromosomas. 00:05:15
Cada cromosoma está formado por dos cadenas de ADN. 00:05:21
Este posee cuatro bases nitrogenadas representadas por las letras A, T, G y C. 00:05:29
El ADN de un ser humano cuenta con 3.000 millones de letras que se ensamblan para formar los genes. 00:05:35
que a su vez sintetizan las proteínas, las piezas básicas de los seres vivos. 00:05:41
La secuenciación del genoma humano, que expone el mapa detallado de nuestros 25.000 genes, 00:05:47
finalizó en el año 2000, lo que abrió la puerta a inmensas posibilidades. 00:05:53
Este es el titular de hoy. 00:06:05
Genetistas de 18 países consiguen confeccionar un mapa casi completo del genoma humano. 00:06:08
Es un avance científico capital. 00:06:14
Nos sentimos felices al desvelar el primer esbozo del gran libro de la vida humana. 00:06:15
Las revistas científicas publicaron el mapa del todopoderoso genoma. Su secuenciación 00:06:23
casi completa suscitaba las esperanzas más increíbles, como el descubrimiento de los 00:06:29
genes de la obesidad y la esquizofrenia y la erradicación del cáncer. Las promesas 00:06:34
de la ciencia parecían no tener fin. Es muy probable que los científicos tengamos 00:06:39
una gran parte de la culpa de que se hablase tanto de la importancia del ADN. Proclamaron 00:06:47
que habíamos descifrado el genoma humano. Descifrar es tomar un mensaje cifrado y hacer 00:06:54
inteligible su lectura, pero leer la traducción no implica entender su significado. Fue entonces 00:06:59
cuando iniciamos la descodificación que aún nos llevará algún tiempo. Los científicos 00:07:06
saben que esta aventura acaba de empezar. Y que el texto que tienen en sus manos es 00:07:16
muy difícil de interpretar. No podemos responder a todos los interrogantes fijándonos solo 00:07:22
en la secuencia de ADN. Necesitamos conocer todo el genoma. Nuestra complejidad biológica 00:07:29
no responde solo a las características del ADN. También depende de cómo éste se utiliza, 00:07:37
se lee y se transmite. Unos meses después de la secuenciación del genoma humano, la 00:07:42
revista Science dedicó por primera vez un número entero a la epigenética, el estudio 00:07:51
de los factores que interaccionan con los genes y su posible transmisión hereditaria. 00:07:57
Las preguntas sin respuesta comenzaron a acumularse. Los científicos buscaban nuevos elementos 00:08:04
para explicar la belleza y complejidad del ser humano. 00:08:17
En Australia, un laboratorio de investigación 00:08:21
intenta conocer mejor a la laboriosa abeja 00:08:28
secuenciando todo su genoma. 00:08:31
Los resultados demuestran que no existe ninguna diferencia genética 00:08:35
entre las larvas de la reina y las obreras. 00:08:39
Todas comparten el mismo ADN. 00:08:42
Si la diferencia no es genética, tal vez sea epigenética. 00:08:56
Todo parece ratificar que la jalea real 00:09:01
es capaz de crear una interacción con los genes iniciales de la larva 00:09:03
y convertir a estos en genes de reina. 00:09:07
El proceso comienza durante el estado larval. 00:09:12
Al cabo de tres días, la futura reina recibe una alimentación exclusiva, 00:09:15
un cambio que modificará profundamente su desarrollo. 00:09:20
Después de la metamorfosis, las ninfas progresan a un ritmo diferente. 00:09:25
El desarrollo de las reinas es mucho más rápido que el de las obreras. 00:09:30
Una reina estará lista para emerger en tan solo dos semanas, 00:09:35
pero las obreras necesitarán una semana más. 00:09:39
Así que es la jalea real lo que marca la diferencia. 00:09:44
Pero, ¿cómo actúa sobre los genes de la larva? 00:09:49
La metilación del ADN, un mecanismo epigenético, 00:09:56
es lo que desencadena estos diferentes programas de desarrollo. 00:10:00
El ADN de la abeja contiene unos 10.000 genes 00:10:03
y como en todos los organismos vivos 00:10:08
algunos de sus genes se expresan en lenguaje científico 00:10:12
mientras que otros permanecen inactivos 00:10:15
La expresión de los genes puede silenciarse 00:10:18
mediante la metilación del ADN 00:10:21
una especie de marca química que se añade a un gen 00:10:24
y permite apagarlo como si fuera un interruptor 00:10:27
Si la metilación del ADN es intensa en las etapas iniciales, tendremos abejas obreras, 00:10:31
pero si suprimimos la metilación, tendremos reinas. De la misma forma que la alimentación 00:10:40
activa un programa epigenético que determina la creación de obreras o reinas, nosotros 00:10:46
inyectamos en estos huevos unas moléculas que interrumpen la metilación del ADN, lo 00:10:52
que permitirá que todos ellos se conviertan en reinas. El sistema utilizado para la creación 00:10:58
de una reina resulta sorprendente y demuestra que ciertas modificaciones químicas en unos 00:11:05
genes idénticos pueden jugar un papel crucial en el desarrollo de un ser vivo. ¿El singular 00:11:11
caso de las abejas podría reproducirse en otras especies? Jonathan Weitzman tiene su 00:11:17
propia opinión al respecto. Voy a poneros un ejemplo. Yo soy británico y esta es mi 00:11:24
reina. Ella nació reina, así que podríamos decir que es una reina genética. A la derecha 00:11:31
podéis ver a la reina de las abejas, pero la realiza no estaba en sus genes. Con el 00:11:38
tiempo, una larva se convierte en reina porque es alimentada con jalea real. Como veis, en 00:11:43
Inglaterra hay dos formas de convertirse en reina. Se puede ser la reina genética y, 00:11:50
en algunos casos no muy frecuentes, se puede llegar a ser reina por interacción con el 00:11:56
entorno real. ¿De qué estamos hechos? ¿Quiénes somos? Ya se trate de científicos o de células, 00:12:00
el ADN no explica nuestra inmensa diversidad. Las células del hígado, del ojo o de la 00:12:11
mano tienen el mismo genoma. Y sin embargo, son casi tan diferentes como los científicos. 00:12:17
¿Cómo es posible tanta complejidad? El tema apasiona a Jonathan Weitzman, que no deja 00:12:24
de hacerse preguntas sobre el comportamiento de nuestras células. En nuestro organismo 00:12:32
hay cientos de tipos de células con comportamientos y características muy diferentes que transmitirán 00:12:39
a la siguiente generación de células. Las células del hígado, las neuronas, los linfocitos 00:12:45
en la sangre, las células de la piel, todas ellas se comportan de forma diferente y utilizan 00:12:53
el genoma de un modo muy distinto. Y, sin embargo, todas proceden de la misma fuente 00:12:59
primigenia, el óvulo fecundado. Y yo me pregunto, ¿cómo puede esta célula original dar lugar 00:13:04
a tal diversidad de estados celulares partiendo del mismo genoma. El biólogo escocés Conrad 00:13:11
Waddington, el primero en utilizar el término epigenética, empezó a responder a esta pregunta 00:13:19
en los años 40. Waddington no dejaba de preguntarse cómo un embrión podía convertirse en un 00:13:24
ser compuesto por células variadas y numerosas a partir de una sola célula. Conrad Waddington 00:13:32
dibujó un paisaje con una montaña, y en la cima colocó varias células, representadas 00:13:45
por bolas del mismo color, que al descender por sus irregulares laderas, podían convertirse 00:13:51
en células diferenciadas en función del camino que tomasen. Cuando comienzan a deslizarse 00:13:58
desde la cumbre, su rumbo es incierto. En ese momento, todas podrían transformarse 00:14:05
en cualquier célula. El relieve existente crea numerosos caminos, surcos cada vez más 00:14:10
estrechos, que determinarán su destino final. Células del hígado, del corazón, de la 00:14:16
piel, del cerebro... El destino y la identidad de nuestras células no sólo está grabado 00:14:28
en el ADN. Otros mecanismos trabajan para que las células se diferencien y guarden 00:14:35
la memoria de su identidad. Todos somos conscientes de que el origen fue un huevo. Y a partir 00:14:41
de ahí, cada ser vivo fue perfeccionando un mecanismo epigenético para leer la información 00:14:50
genética. Hay algo mágico en todo esto. A mí me resulta maravilloso pensar que estamos 00:14:56
empezando a comprender su funcionamiento, que estamos consiguiendo entender cómo una 00:15:02
pequeña planta puede ser creada a partir de una información genética que ha ido modificándose 00:15:08
durante dos mil millones de años y que estamos aprendiendo a leer el sistema codificado que 00:15:14
ha fabricado esa planta o al ser humano que tengo delante. El genoma no cambia durante 00:15:20
la diferenciación celular. Lo que cambia es la forma de utilizarlo. Y son los mecanismos 00:15:27
epigenéticos los que determinan qué parte se utiliza y qué parte no. La forma en la 00:15:32
que se expresan nuestros genes es determinante para el desarrollo de nuestras células. Hay 00:15:41
muchas formas de explicar en qué consiste la epigenética. La metáfora que mejor funciona 00:15:48
es la música. Las partituras musicales poseen líneas y caracteres que marcan las pautas 00:15:53
para interpretar esa melodía. Pero cada vez que esos signos son interpretados por diferentes 00:16:01
artistas, suenan de manera diferente. En esta metáfora, la partitura es el ADN. Pero para 00:16:20
que suene la melodía, necesitamos unos músicos y una interpretación. Una misma partitura 00:16:33
genética puede ser interpretada de distintas formas. Los gemelos monocigóticos son el 00:16:57
ejemplo perfecto. Proceden del mismo óvulo y comparten el mismo ADN. Pero su genoma parece 00:17:04
haber sido interpretado por músicos diferentes. Me encanta el ajo. Yo lo odio. Él corre mucho 00:17:12
más rápido que yo. Le falta entrenamiento. Mi francés no es malo. Yo ni siquiera lo 00:17:20
hablo. Jonathan Weitzman y su hermano gemelo, Matthew, son investigadores. Ambos comparten 00:17:25
en el mismo ADN y las mismas inquietudes sobre la identidad. Tal vez nos interese la genética 00:17:36
porque siempre nos ha fascinado la transmisión hereditaria, lo que nos convierte en lo que 00:17:43
somos. Somos una combinación de nuestro genoma, de nuestro epigenoma y de nuestras experiencias. 00:17:47
Eso es lo que me convierte en lo que soy hoy. Pero las nuevas experiencias y los cambios 00:17:54
en mi epigenoma me convertirán en lo que seré mañana. El genoma es relativamente 00:18:00
estático. En comparación, el epigenoma es relativamente dinámico. La identidad personal 00:18:11
va cambiando a lo largo de la vida. Y el epigenoma, en cierto modo, actúa como el portador de 00:18:18
la memoria de nuestro pasado, contribuyendo a definir lo que somos en cada momento. Cuanto 00:18:25
más vivimos, más divergen nuestros epigenomas. Algo que ya ha sido ratificado por recientes 00:18:31
investigaciones. A lo largo de la vida, los genes interaccionan con muchos factores. Nuestras 00:18:37
experiencias condicionan su expresión. Pero, ¿cómo afecta esa influencia a dos gemelos 00:18:52
monocigóticos que comparten el mismo ADN? Esto es lo que intenta averiguar en Barcelona 00:18:58
a el investigador Manel Esteller. 00:19:04
¿Cómo estamos? 00:19:07
Bien, hola. 00:19:08
¿Berta? 00:19:13
Sí, Grisela. 00:19:15
Bueno, bienvenidas. 00:19:17
Como sabéis, estamos estudiando nosotros la epigenética, 00:19:17
alteraciones o cambios que podéis tener en vuestro material genético 00:19:21
a pesar de ser gemelas. 00:19:25
Son cambios normales, no hay nada que preocuparse. 00:19:28
Puedo explicar algunas diferencias que tengáis entre vosotras. 00:19:30
diréis que ahora sois más iguales o más distintas que hace 10 años 00:19:33
os vais separando poco o vosotras todavía sois de las muy muy cercanas 00:19:39
y físicamente yo creo que nos vamos diferenciando un poco 00:19:44
con los rasgos van cambiando 00:19:47
lo que sí, los gemelos monocigóticos también podéis ser distintos 00:19:50
serían las huellas dactilares, cuando os miráis las huellas de los dedos 00:19:54
las veis distintas, este es un cambio puramente epigenético 00:19:58
sin ninguna alteración genética, que sucede en los dedos aquí, para diferenciar. 00:20:01
Se parecen mucho, pero se pueden distinguir. 00:20:07
Hay ciertas diferencias en las mismas. 00:20:09
Sí. 00:20:11
Esto es de aparición en el nacimiento, al nacer estaba. 00:20:11
Ya nací con esta mancha y ella pues nada. 00:20:15
¿Este cambio a qué se debe? 00:20:18
Este cambio no lo sabemos. 00:20:20
Podría ser que hubiera una pequeña mutación, un cambio genético, 00:20:21
o puede ser un cambio epigenético asociado a las mismas. 00:20:25
Esto, hasta que se mire a detalle, no lo sabremos. 00:20:27
Lo que sí podemos decir es que si sois muy parecidas es genéticamente, sois idénticas, pero epigenéticamente estáis divergiendo, porque los estilos de vida van siendo distintos, ya se ve físicamente y también en el crecimiento que tendréis y también en las enfermedades. 00:20:30
Eso va a cambiar y va a ser muy importante para ser dos individuos que no sean fotocopias. 00:20:48
Las conclusiones derivadas del estudio en gemelos demuestran que el ADN nos da una forma de ser y tener enfermedades, pero no es un libro cerrado. 00:20:54
Y esos estudios fueron claves en el sentido de demostrar que sí, que hay cierto determinismo genético, pero no al 100%. 00:21:06
Los estudios con gemelos idénticos nos permiten evaluar la influencia de la epigenética en el desarrollo. 00:21:13
Pero, ¿interviene también en la aparición de enfermedades? 00:21:24
Los estudios de gemelos monocigóticos también tienen importancia en cáncer, 00:21:28
porque tenemos a veces la cuestión de personas que tienen una mutación heredada, dominante, 00:21:38
que confiere un riesgo de un 80-90% de cáncer de mama, por ejemplo, 00:21:43
y una de las hermanas tiene el cáncer de mama a los 60, y la otra no lo tiene o lo tiene a los 90. 00:21:47
¿Cómo es posible si su ADN es el mismo? 00:21:53
Porque en parte hay diferencias epigenéticas que lo explican. 00:21:56
Las diferencias epigenéticas entre los gemelos idénticos podrían revelar anomalías e incluso 00:22:03
servir de marcadores para controlar la aparición de enfermedades tan graves como el cáncer. 00:22:09
El equipo de investigación dirigido por Edith Heard, del Instituto Cugy, ha abierto nuevas 00:22:22
esperanzas en este campo. Ya sabíamos que el cáncer es una enfermedad genética y que 00:22:28
algunos cambios en el ADN desempeñan un papel relevante en su aparición. Pero nuestras 00:22:36
investigaciones muestran que también se trata de una enfermedad epigenética y reafirma 00:22:42
nuestra convicción de que los cambios en la expresión de los genes, sus cambios de 00:22:47
actividad, también intervienen en la progresión de los tumores. Su trabajo es un paso más 00:22:52
en la comprensión de estos mecanismos. Sus esfuerzos se han centrado en un cromosoma 00:23:05
fascinante que aparece duplicado en las hembras de los mamíferos, el cromosoma X. En el ser 00:23:11
humano y en casi todos los mamíferos, el sexo está determinado por los cromosomas 00:23:22
X e Y. Las hembras poseen dos cromosomas X y los machos uno X y otro Y. El Y solo posee 00:23:27
100 genes frente a los 1300 que atesora el X. Así que para equilibrar la balanza, uno 00:23:36
de los cromosomas de la hembra es inactivado al comienzo del desarrollo embrionario. Un 00:23:43
mecanismo epigenético conocido como compensación de dosis génica que contribuye a mantener 00:23:48
en silencio a uno de los cromosomas X durante toda la vida de la hembra. La inactivación 00:23:54
del cromosoma X es fundamental. Si uno de ellos no se inactiva durante el desarrollo 00:24:00
de la hembra, el embrión morirá enseguida. El equilibrio genético es primordial. Un 00:24:06
exceso de expresión de los genes del cromosoma X conduce siempre a una muerte segura. En 00:24:11
casi todas las hembras de los mamíferos, incluidos felinos y seres humanos, este proceso 00:24:23
es imprescindible. Este fenómeno vital aporta mucha información sobre el funcionamiento 00:24:28
de las células sanas y las células cancerosas. Por regla general, nuestras células duplican 00:24:40
su dotación de ADN y se dividen en dos células iguales que, ayudadas por unos mecanismos 00:24:50
epigenéticos, recuerdan la inactivación del cromosoma X. Pero, ¿qué sucede cuando 00:24:56
una célula pierde esta memoria? El investigador Ronan Saligné es un experto en ese campo. 00:25:01
En estado normal, el cromosoma X inactivo ocupa una pequeña parte del núcleo de la 00:25:15
célula. Pero su aspecto cambia en el cáncer de mama. En las células tumorales hay un 00:25:20
cambio en el estado silencioso del cromosoma X inactivo. Este posee una estructura más 00:25:28
relajada y mucho más densa. En las células cancerosas con los mecanismos epigenéticos 00:25:34
alterados, en el cromosoma X inactivo se produce la reactivación de algunos genes que normalmente 00:25:39
están apagados. Parece demostrado que la reactivación de determinados genes favorece 00:25:45
el desarrollo de tumores. Un descubrimiento que abre nuevas vías en la cruzada científica 00:25:52
contra el cáncer. La epigenética es una rama de la biología muy prometedora en la 00:25:57
lucha contra el cáncer, porque las modificaciones epigenéticas son reversibles. Corregir una 00:26:07
mutación genética es muy complicado. Pero las alteraciones epigenéticas pueden ser 00:26:13
reprogramadas con ciertas moléculas. Hoy existen grandes esperanzas de que algunos 00:26:19
cánceres puedan tratarse con medicamentos diseñados para influir en la maquinaria epigenética. 00:26:25
Algunos fármacos epigenéticos ya están en fase de prueba. Pero los investigadores 00:26:33
han descubierto que ciertos medicamentos, que llevan años en el mercado, ya actúan 00:26:40
sobre los mecanismos epigenéticos. Un medicamento utilizado desde hace décadas ha resultado 00:26:45
ser un fármaco epigenético. Hablamos de la decitabina, indicada en el tratamiento 00:26:54
del síndrome mielodisplásico, enfermedad de la sangre que puede desembocar en leucemia. 00:27:00
Hace años se constató que dicho medicamento ralentizaba la progresión de la enfermedad. 00:27:06
Es un ejemplo de fármaco epigenético utilizado con éxito. Sin embargo, es importante resaltar 00:27:10
que aún no hemos llegado a comprender del todo el mecanismo epigenético de actuación 00:27:18
de estos fármacos. Sabemos que algunos han demostrado su eficacia. El reto ahora es comprender 00:27:22
cómo actúan. Los fármacos epigenéticos están abriendo nuevos caminos en la lucha 00:27:30
contra el cáncer. La influencia de la epigenética en el desarrollo del organismo y en algunas 00:27:38
enfermedades es cada vez más palpable. Pero si los genes se transmiten de una generación 00:27:43
a otra, ¿no podrían también transmitirse los mecanismos que alteran la expresión de 00:27:53
esos genes? El tipo de información que se transmite a la siguiente generación sigue 00:27:59
siendo un tema abierto. Sabemos que se transmiten rasgos físicos. Yo me parezco a mi padre 00:28:19
y a mi madre. Y mi hijo y mi hija se parecen a mí. Pero, ¿qué más heredamos? Hemos 00:28:24
investigado mucho el ADN. Principalmente porque con la tecnología actual resulta bastante 00:28:33
fácil examinar una secuencia de ADN. Así que ahora lo que más nos interesa es conocer 00:28:39
lo que se transmite junto a ese ADN, lo que viaja con él. Observar con mayor claridad 00:28:44
los elementos de dicha transmisión es una difícil tarea en la que las plantas pueden 00:28:53
ayudarnos. El genetista Van San Coló lleva a cabo su investigación en una especie de 00:28:58
la misma familia que la planta de la mostaza, la Arabidopsis thaliana. La Arabidopsis es 00:29:08
una planta muy interesante para un genetista porque es muy prolífica y porque tiene un 00:29:21
tiempo de desarrollo muy corto. Su ciclo vital en laboratorio puede completarse en dos meses. 00:29:26
Y además tiene un genoma muy compacto. 00:29:33
¿Puede la Arabidopsis transmitir a su descendencia cambios visibles 00:29:40
como unas raíces de diferente longitud 00:29:44
o una floración más o menos precoz sin alterar su ADN? 00:29:46
Para averiguarlo, los investigadores provocaron 00:29:53
modificaciones epigenéticas en una planta de esta especie. 00:29:56
Después efectuaron un cruce con un ejemplar salvaje. 00:30:02
Y tras una serie de cruces sucesivos, 00:30:07
examinaron con detenimiento a las siguientes generaciones. 00:30:09
El análisis demostró que las modificaciones epigenéticas 00:30:16
se transmitieron y permanecieron estables en al menos 16 generaciones. 00:30:19
Dichas modificaciones estaban asociadas a cambios visibles 00:30:28
como la longitud de las raíces o el periodo de floración. 00:30:31
Por primera vez, unos científicos tenían la prueba 00:30:37
de que algunas características pueden transmitirse 00:30:40
a un gran número de generaciones sin haber alterado la secuencia de ADN. 00:30:43
Hemos constatado que las variaciones epigenéticas transmisibles a través de generaciones tienen 00:30:51
menor estabilidad que los cambios transmitidos por las secuencias de ADN. Estas larguísimas 00:30:57
frases compuestas por las letras A, T, G y C se transmiten con una fidelidad extrema. 00:31:03
Pero hemos comprobado que los estados epigenéticos son mucho menos estables. 00:31:10
Su transmisión va a durar cierto número de generaciones, tal vez decenas o incluso varios cientos, pero no millones de generaciones. 00:31:15
Este experimento ha demostrado que es posible la transmisión de ciertas marcas epigenéticas que modifican algunos aspectos de la planta. 00:31:25
En este caso, las modificaciones fueron inducidas en el laboratorio de forma controlada 00:31:41
Pero, ¿qué sucede en la naturaleza? 00:31:48
¿Algunos cambios podrían ser inducidos por el entorno? 00:31:56
¿Por ejemplo, por una sequía? 00:31:59
Es una gran incógnita 00:32:02
El medio ambiente influye en el funcionamiento de los genes 00:32:04
Pero aún no sabemos hasta qué punto puede dictar cambios hereditarios que afecten a varias generaciones 00:32:07
¿El medio ambiente desempeña algún papel? 00:32:13
Para intentar hallar la respuesta a esta pregunta, 00:32:18
Van Sankolo y su equipo han instalado cientos de plantas genéticamente idénticas 00:32:26
en las cintas mecánicas de un dispositivo único en el mundo, el fenoscopio. 00:32:31
Gracias a este sistema de rotación mecánica, todas las plantas reciben la misma luz, 00:32:45
lo que permite medir el impacto de las diferentes intensidades de riego. 00:32:51
Estas son las preguntas que nos preocupan 00:32:54
¿Cuáles son las condiciones que provocan la aparición de variaciones epigenéticas? 00:33:02
¿El medio ambiente es capaz de inducir este tipo de cambios? 00:33:08
Y si es así, ¿los cambios que observemos serán tan estables como los que hemos conseguido en el laboratorio? 00:33:12
¿A cuántas generaciones afectarán? 00:33:18
¿Y hasta cuándo? 00:33:22
Estas son las incógnitas que intentamos despejar 00:33:22
gracias a este sistema único bautizado como fenoscopio 00:33:26
Los resultados de esta investigación permitirán dilucidar 00:33:30
si algunos factores medioambientales, como la sequía 00:33:43
pueden influir en el genoma de la planta durante varias generaciones 00:33:46
¿Cómo afecta el medioambiente al resto de las especies? 00:33:50
¿Qué sabemos acerca de su impacto en nuestro propio genoma? 00:34:01
Hay muchas investigaciones abiertas para intentar conocer con exactitud qué tipo de información 00:34:04
se hereda, además de la genética. ¿El entorno en el que vivimos afecta a los datos que transmitimos? 00:34:11
Algunos investigadores piensan que su influencia es muy sutil, pero otros están convencidos 00:34:20
de que su impacto es considerable. En el noroeste americano, un investigador está 00:34:25
convencido de que el entorno desempeña un papel crucial en el funcionamiento de nuestro 00:34:48
organismo y que deja huellas duraderas y transmisibles a través de mecanismos epigenéticos. 00:34:53
Este especialista en biología de la reproducción llegó a la epigenética casi por accidente. 00:35:01
Un error de manipulación le permitió estudiar los efectos de los pesticidas en varias generaciones 00:35:07
de ratas. Muchos descubrimientos científicos no están planeados. Es lo que se conoce como 00:35:13
serendipia, un hallazgo inesperado, una especie de golpe de suerte. Nosotros queríamos estudiar 00:35:20
los efectos de un fungicida en ratas gestantes, evaluar la forma en que éste afectaba a los 00:35:27
fetos expuestos y analizar las secuelas que tendrían las crías a lo largo de su vida. 00:35:33
Intentando profundizar en los efectos de los pesticidas 00:35:39
el equipo de Skinner comenzó estudiando su impacto 00:35:44
en la fertilidad de las ratas macho 00:35:47
Una pequeña dosis de estas sustancias 00:35:50
fue inoculada a hembras en gestación 00:35:53
Las crías parecían normales 00:35:55
pero al alcanzar la edad adulta 00:35:59
los machos presentaron anomalías en el esperma 00:36:01
que provocaron un descenso de la fertilidad 00:36:04
En la siguiente generación, en los nietos de las hembras inoculadas, también apareció el mismo defecto 00:36:07
Los cruces continuaron hasta los bisnietos 00:36:14
Y entonces saltó la sorpresa 00:36:18
Los machos más jóvenes presentaban las mismas anomalías sin haber estado expuestos a los pesticidas 00:36:22
Ni por inyección, ni en el útero materno 00:36:28
Además, en cada generación se descubrieron modificaciones epigenéticas relacionadas con las anomalías del esperma 00:36:31
El 90% de los machos presentaba anomalías en el esperma, incluidos los de cuarta generación 00:36:39
Era un fenómeno que no seguía los cánones de la genética clásica 00:36:48
Así que continuamos investigando para demostrar que los factores epigenéticos pueden ser transmitidos durante varias generaciones 00:36:53
Ningún laboratorio ha efectuado un estudio similar 00:37:01
ni obtenido los mismos resultados 00:37:06
Pero Skinner asegura haber demostrado 00:37:09
que los pesticidas pueden crear anomalías no genéticas 00:37:15
y sin embargo transmisibles 00:37:18
Para algunos se trata de un trabajo muy limitado 00:37:20
con conclusiones precipitadas 00:37:27
que tan solo incitan a la polémica 00:37:29
Si lo que haces no suscita polémica 00:37:32
es que no es importante 00:37:35
importante. Con cambios sutiles, que no alteren los conceptos aceptados, nunca conseguirás 00:37:37
un gran avance en el campo de la ciencia. Si todos los científicos trabajaran con una 00:37:43
mente más abierta, como intento hacer yo, se cuestionarían muchos dogmas considerados 00:37:48
inamovibles. Pero la tendencia habitual es aceptar los dogmas y trabajar con ellos sin 00:37:54
atreverse a cambiarlos. Para mí esa no es la mejor forma de hacer ciencia. La inquietud 00:38:00
de Michael Skinner es compartida hoy por muchos laboratorios. En Zurich, el equipo de Isabel 00:38:09
Mansui se ha adentrado en el campo de la herencia epigenética ligada al entorno, intentando 00:38:16
descubrir si el estrés es biológicamente transmisible. Hemos utilizado ratones para 00:38:22
someter a prueba la hipótesis de que la exposición a un episodio de estrés traumático durante 00:38:29
la infancia puede alterar los mecanismos epigenéticos de forma permanente y modificar el comportamiento 00:38:34
durante la edad adulta. Las crías son separadas de la madre de forma repentina y en repetidas 00:38:41
ocasiones. Hemos comprobado que la exposición a periodos de estrés crónico altera el comportamiento 00:38:53
del ratón y modifica un determinado número de mecanismos epigenéticos en el cerebro. 00:39:06
Y lo que es más importante, dichas alteraciones son transmitidas a la segunda generación 00:39:13
y también a la tercera. Los adultos que sufrieron estos episodios de estrés durante la infancia 00:39:18
se muestran depresivos, evalúan peor el peligro y se arriesgan más. Su desorden mental será 00:39:25
transmitido a sus hijos e incluso a sus nietos. Lo que este experimento demuestra es que no 00:39:34
todo reside en los genes. El entorno, las condiciones medioambientales, los traumas 00:39:42
de la infancia son factores muy importantes que pueden determinar nuestro comportamiento 00:39:48
durante varias generaciones. Lo más apasionante de la epigenética son los beneficios que 00:39:53
su conocimiento puede reportar al ser humano. Existen muchas enfermedades psiquiátricas 00:40:08
como la depresión, la esquizofrenia, los desórdenes de la personalidad, cuyas causas 00:40:13
no se conocen. Y profundizar en los mecanismos epigenéticos podría permitirnos comprender 00:40:18
mejor estas enfermedades. Aún es demasiado pronto para afirmar que la epigenética de 00:40:25
hombres y ratones, es comparable. Pero los trabajos de Mansu y Skinner parecen sugerir 00:40:32
que el genoma estaría casi indefenso ante los ataques de su entorno. Y que éste dejaría 00:40:48
marcas transmisibles durante varias generaciones. Unas conclusiones que causan polémica en 00:40:59
la comunidad científica. Si fuésemos tan sensibles a los cambios epigenéticos inducidos 00:41:08
por el medio ambiente, sería un auténtico desmadre. Las células cambiarían de identidad, 00:41:15
tendríamos un montón de tumores, ni siquiera estaríamos vivos. ¿Hasta qué punto somos 00:41:21
permeables al medio ambiente? ¿Y qué transmitimos a nuestros hijos? La influencia de la epigenética 00:41:39
choca con unos límites que acaban de ser descubiertos. Tras la fecundación, las marcas 00:41:48
epigenéticas aportadas por las células sexuales se borran en su mayor parte, permitiendo una 00:41:58
especie de puesta a cero para la nueva generación. Sin embargo, la limpieza no es total. Algunas 00:42:04
marcas permanecen. Pero, ¿cuáles y por qué? Wolf Reich y su equipo trabajan en Cambridge 00:42:16
para despelar este misterio. Es muy probable que la transmisión epigenética entre generaciones 00:42:24
esté relacionada con el hecho de que el borrado de las marcas nunca es completo. Nos gustaría 00:42:32
comprender cuál es el mecanismo que decide qué parte de la información se borra y qué 00:42:39
parte no. También nos gustaría averiguar si se puede modificar esa decisión, teniendo 00:42:44
en cuenta, por ejemplo, las condiciones medioambientales o la alimentación disponible? ¿Existe algún 00:42:51
resorte que podamos accionar que nos permita elegir entre borrar la información o transmitirla 00:42:59
a las futuras generaciones? Es una cuestión apasionante. El borrado selectivo se aprecia 00:43:06
muy bien al observar en el microscopio grupos de células embrionarias muy precoces. Los 00:43:13
núcleos, en azul, apenas contienen marcas epigenéticas. Las pocas marcas transmitidas 00:43:20
por los padres que no han sido borradas aparecen en color violeta. Pero unos días después, 00:43:26
las células del embrión, ya en un estado más avanzado, contienen una constelación 00:43:33
de nuevas marcas epigenéticas ligadas a su desarrollo. Llevamos diez años estudiando 00:43:38
a fondo el proceso de borrado, y cada vez lo encuentro más fascinante. Aún quedan 00:43:46
muchas cuestiones por dilucidar. Por ejemplo, consideramos muy probable que la alimentación 00:43:52
influya en el epigenoma y que éste se vea afectado por lo que comemos, por la situación 00:43:57
y el clima del lugar en el que crecimos y por el medio ambiente en el que estamos inmersos. 00:44:04
Y también por las penalidades que tuvieron que afrontar nuestros padres y por la composición 00:44:11
de su dieta. A pocos pasos del laboratorio de Wolfreich, un equipo de investigadores 00:44:17
intenta clarificar si la alimentación es capaz de marcar el ADN y si el ADN afectado 00:44:29
puede ser transmitido a las siguientes generaciones. Anne Ferguson Smith estudia el impacto de 00:44:35
la privación alimentaria en ratones gestantes, en sus crías y en su copiosa descendencia. 00:44:53
La desnutrición de la madre durante el embarazo tiene efectos importantes en las crías. Las 00:45:01
hembras gestantes de nuestro experimento reciben la mitad de la dosis calórica habitual, un 00:45:07
recorte nutricional bastante severo. Las crías nacen más pequeñas de lo normal, pero cuando 00:45:13
se convierten en ratones adultos, se vuelven gordos y diabéticos. No asimilan con normalidad 00:45:20
la glucosa ni la insulina, lo que les hace padecer enfermedades muy similares a las que 00:45:26
sufre el ser humano en la sociedad actual. Su materia grasa aumenta y la obesidad y la 00:45:32
diabetes hacen su aparición. Sin embargo, si tras el nacimiento seguimos subalimentando 00:45:38
a estos ratoncillos, no padecen esas enfermedades, se mantienen sanos. Los ratones expuestos 00:45:45
a privaciones alimentarias en el vientre materno parecen adaptarse a la escasez calórica. 00:45:54
Y así, cuando crecen en un entorno en el que abunda la comida, son presa fácil de 00:46:02
la diabetes y la obesidad. Los nietos de las madres que iniciaron el experimento presentan 00:46:07
los mismos síntomas. ¿Cuántas generaciones podrían verse afectadas por estas enfermedades? 00:46:18
La investigación con ratones continúa 00:46:25
Pero, ¿y en nuestro caso? 00:46:29
¿Influirá la alimentación de la misma manera? 00:46:37
No podemos realizar este tipo de experimentos con humanos 00:46:42
Pero a lo largo de la historia 00:46:45
Ha habido momentos en los que un gran número de mujeres embarazadas 00:46:47
Ha debido enfrentarse a situaciones y penalidades semejantes 00:46:51
Como sucedió durante la hambruna holandesa de la Segunda Guerra Mundial 00:46:55
Durante el invierno de 1944-1945, los nazis bloquearon el suministro de alimentos a la 00:47:00
población de la Holanda ocupada como castigo por su apoyo a los aliados. Un episodio atroz 00:47:10
que ha proporcionado valiosos datos a los investigadores. Estas imágenes conmovedoras 00:47:15
muestran las duras pruebas que tuvieron que vivir las mujeres embarazadas durante aquel 00:47:23
periodo de privación. La salud de sus hijos ha sido objeto de un minucioso estudio y los 00:47:29
resultados muestran que estos son más propensos a sufrir enfermedades como la diabetes y la 00:47:36
obesidad, a padecer trastornos neurológicos como depresión y esquizofrenia y a presentar 00:47:41
problemas cardiovasculares. El seguimiento de los nietos ha mostrado que estos, en la 00:47:48
edad adulta, también sufren una obesidad superior a la media, lo que demuestra que 00:47:54
las condiciones del entorno afectan al menos a dos generaciones. Las investigaciones sobre 00:47:59
el impacto del medioambiente en el genoma no han hecho más que empezar. Aún quedan 00:48:09
muchos misterios por resolver. La genética es fascinante. Es el mecanismo de transmisión 00:48:14
más importante y poderoso, lo que permite transferir las características de un individuo 00:48:20
a sus descendientes. Pero hoy sabemos que hay algo más, algo que tiene un gran impacto 00:48:26
en la salud y el bienestar y que puede ser heredado por la siguiente generación. A mí 00:48:33
me apasiona intentar comprender cómo funcionan estos mecanismos no genéticos, cuyos efectos 00:48:39
pueden prolongarse durante varias generaciones. Lo que más me apasiona de la epigenética 00:48:45
es que aporta muchos matices para interpretar un genoma que considerábamos estático. Nos 00:48:52
permite examinar las marcas que deja el medio ambiente, esas marcas cinceladas en el transcurso 00:49:01
de cada historia personal en el comportamiento del genoma. Y lo que más me gusta de todo 00:49:07
es que sus efectos son reversibles. Me resulta reconfortante pensar que no hay nada inamovible. 00:49:13
Es una ciencia que amplía el campo de la genética. 00:49:21
No todo se transmite de forma inmutable. 00:49:25
En la información que se hereda hay muchos datos transitorios 00:49:27
que acompañan a aquellos grabados en piedra. 00:49:30
Pues bien, la epigenética ocupa una gran parte de eso 00:49:34
que no está grabado en mármol. 00:49:37
Las investigaciones sobre la epigenética están en plena ebullición. 00:49:41
Pero harán falta muchos más años para interpretar todos los tonos de una partitura tan prolija 00:49:45
Materias:
Biología, Geología
Autor/es:
RTVE - Documenta2
Subido por:
Francisco J. M.
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Fecha:
7 de enero de 2018 - 22:00
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http://www.rtve.es/alacarta/videos/documenta2/documenta2-nuevos-secretos-nuestra-herencia/3861122/
Centro:
IES ALPAJÉS
Duración:
50′ 08″
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1.78:1
Resolución:
960x540 píxeles
Tamaño:
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