Los hallazgos podrían proveer apoyo para una teoría de la evolución que ya tiene 200 años que fue bastante desestimada: La evolución de Lamarck, que afirma que las características adquiridas pueden pasarse a los descendientes.
“Los resultados son realmente sorprendentes e inesperados”, dice Li-Huei Tsai, una neurocirujano que no estuvo involucrada en el estudio. De hecho, uno de los estudios hallaron que una mejora de la habilidad del cerebro para re-conectarse y la mejora correspondiente de la memoria podría pasarse a los descendientes. “Este estudio es probablemente el primero que demuestra que hay efectos que pasan de generación en generación que afectan no sólo al comportamiento sino también a la maleabilidad del cerebro”.
En los últimos años, los científicos hallaron que los cambios epigenéticos, cambios hereditarios que no afectan a la secuencia de ADN en sí, juegan un rol importantísimo en el desarrollo, que permite que células que son genéticamente idénticas desarrollen características diferentes; los cambios epigenéticos también juegan un rol en el cáncer y otras enfermedades. (La definición de la epigenética es un tanto variable, con algunos científicos que limitan el término a lo que se refiere a mecanismos moleculares específicos que alteran la expresión de los genes.) La mayoría de los estudios epigenéticos se han limitado a un contexto celular o analizaron los efectos epigenéticos de los medicamentos o las dietas in útero. Estos dos estudios nuevos son únicos en cuanto a que el cambio del ento o que genera el efecto (estímulos o mal trato en la niñez) ocurre antes del embarazo. “Darles elementos químicos a las madres puede afectar a los descendientes y a la generación siguiente”, dice Larry Feig, un neurocientífico en la Tufts University School of Medicine, en Boston, que vigiló parte de la investigación. “En este caso, el cambio del ento o, ocurrió mucho antes de que los ratones fueran fértiles”.
En el estudio de Feig, los ratones que fueron manipulados genéticamente para tener problemas de memoria fueron criados en un ento o enriquecido, se le dieron juguetes, ejercicios e interacción social, durante dos semanas de su adolescencia. La memoria de los animales mejoró, (lo que no fue demasiado sorprendente dado que ya se había demostrado que el ento o enriquecido estimulaba las funciones cerebrales). Luego se devolvieron los ratones a sus condiciones normales, donde crecieron y tuvieron descendientes. Esta próxima generación de ratones tenían mejor memoria, a pesar de tener el defecto genético y que nunca hubieran sido expuestos al ento o enriquecido.
Los investigadores también analizaron el correlativo de la memoria llamado potenciación a largo plazo, o LTP, un mecanismo que refuerza las conexiones entre las neuronas. El enriquecimiento del ento o arregló la LTP en ratones con defectos genéticos; la LTP arreglada luego pasó a sus descendientes. Los hallazgos se repitieron aún cuando las crías fueron criadas por ratones con deficiencias de memoria que nunca tuvieron el beneficio de los juguetes ni de la interacción social. “Cuando observas a los descendientes, todavía tienen el defecto en las proteínas, pero también tienen LTP normal”, dice Feig. Los hallazgos se publicaron hoy en el Jou al of Neuroscience.
“Si esos hallazgos se pudieran trasladar a los humanos, significa que la educación de una niña no sólo es importante para su generación sino también para la siguiente”, dice Moshe Szyf de la McGill University, en Montreal, que no estaba involucrado en la investigación.
En el segundo estudio, los investigadores hallaron que las ratas criadas por madres estresadas que abandonaron o maltrataron físicamente a sus crías mostraban modificaciones epigenéticas en sus ADN. Los ratones maltratados crecieron y fueron malas madres, y aparentemente pasaron esos cambios a sus crías.
nInvestigación previa demostró que el ser ratas malas madres se transmite a través de este tipo de modificación del ADN, pero se cree que esos cambios pueden iniciarse debido al comportamiento mate al. En el estudio nuevo, los investigadores también hicieron que madres sanas criaran a los descendientes de madres stresadas, y hallaron que los problemas sólo se arreglaban parcialmente. Eso sugiere que los cambios “no se debían a la experiencia neonatal”, dice David Sweatt, un neurocientífico en la University of Alabama en Birmingham que vigiló el estudio. “Era algo que ya estaba allí cuando nacieron”. La investigación se publicó online el mes pasado en Biological Psychiatry.
Es probable que ambos estudios resulten controvertidos y que tal vez resuciten un debate que lleva siglos. “Es muy sugestivo. Regresamos en el tiempo a dos escuelas de pensamiento: Lamarck versus Darwin”, dice Lisa Monteggia, una neurocientífica en la University of Texas Southweste Medical Center, en Dallas.
En contraste a la selección natural, en la cual los organismos que nacen bien adaptados a su ento o son los que sobreviven y se reproducen, pasando a los descendientes sus rasgos exitosos, la evolución de Lamarck sugiere que los animales pueden desarrollar rasgos de adaptación durante sus vidas, tales como mejor memoria, y pasarle esos rasgos a sus crías. Esta última teoría quedó de lado cuando se afianzó la teoría de Darwin y después la de Mendel. Pero el concepto de la herencia de Lamark regresó hace pocos años cuando los científicos comenzaron a aprender más sobre la epigenética.
“Yo no me puse a trabajar para hallar descubrimientos que apoyen la herencia neo-Lamarkiana. Pero la investigación hace que ahora sea más plausible que estas cosas sean verdaderas y que puedan estar basadas en los mecanismos moleculares”, dice Sweatt.
Feig, por su lado, argumenta que mientras que “los hallazgos son un fenómeno del tipo Lamarck, todavía hay elementos de Darwin, porque los cambios no son ete os”. En el estudio de Feig, las crías de los ratones “enriquecidos” perdían los beneficios de sus memorias pocos meses después.
Sweatt y otros dicen que este tipo de herencia puede ser tal vez mucho más común de lo esperado. Las tecnologías que van mejorando ahora brindan un panorama más amplio de los cambios epigenéticos ligados al ento o y al comportamiento. Los científicos están empezando a utilizar microconjuntos de ADN, que en los últimos años se han aplicado ampliamente en los estudios genéticos de las enfermedades, para buscar un tipo de cambio específico, conocido como metilación de ADN. “Los cambios que vemos no están limitados a una pequeña cantidad de genes. Se modifican sistemas de circuitos enteros”, dice Szyf, que está utilizando la tecnología para estudiar epigenética y cáncer.
La secuenciación del ADN, que está bajando de precio rápidamente, también puede usarse para estudiar la metilación del ADN. Pero los estudios epigenéticos exigen secuenciación de mucho volumen, que es prohibitivamente costosa. “En contraste al genoma, cada epigenoma es distinto en distintos tipos de células”, dice Sweatt. “Un proyecto humano del epigenoma sería equivalente a 250 genomas humanos, porque hay por lo menos 250 tipos de células en el cuerpo”. La secuenciación barata tal vez haga que ese tipo de estudio sea posible pronto”, dice él.
El mecanismo actual que subyace a estos patrones de herencia es un poco desconcertante para los científicos. Feig teoriza que el enriquecimiento del ento o inicia un cambio hormonal a largo plazo: cuando el animal se embaraza, la hormona de algún modo modificaría el ADN del feto, causando a la larga que tengan memoria mejorada y LTP cuando llegan a la adolescencia. Él advierte sin embargo que no hay evidencia directa de esto, y no hay pruebas específicas de que el comportamiento se transmita a través de los mecanismos epigenéticos.