Los genes del hambre

hungergamesInvestigadores de la Escuela de Higiene y Medicina Tropical de Londres acaban de publicar en la revista Nature Communications un trabajo en el que muestran que la dieta puede afectar al modo en que la célula lee la información genética. Me refiero, evidentemente, a cambios epigenéticos, en concreto la metilación que se suele asociar con el silenciamiento de genes: cuando una región concreta de un gen sufre metilación de las citosinas, ese gen habitualmente deja de funcionar y se queda inactivo.

Desde hace años los científicos van acumulando evidencias de que la dieta puede afectar a la metilación (y por tanto al funcionamiento de los genes), lo que haría aún más cierto aquello de que somos lo que comemos. En ratones, por ejemplo, la dieta puede cambiar el color del pelaje mediante un mecanismo epigenético, sin alterar para nada la secuencia de nucleótidos del genoma. Y hace un par de años comentaba yo un estudio realizado en ratas de laboratorio según el cual la ingesta de pesticidas afectaba al funcionamiento de los genes en la segunda generación de esos animales.

En el trabajo publicado ahora, los científicos se han aprovechado de un “experimento” de la naturaleza: la sucesión de estaciones secas y lluviosas en Gambia, que lógicamente afecta a los cultivos de los que se alimentan los lugareños. Analizando varias regiones del genoma en la descendencia de dos mil mujeres que habían concebido durante una de estas dos estaciones, los investigadores comprobaron que los niños concebidos durante la etapa lluviosa (de mayor abundancia de comida) tenían niveles más altos de metilación en esas regiones. Esto es así porque la metilación funciona mejor cuando hay niveles adecuados de varias vitaminas y nutrientes, lo que a su vez depende de una dieta correcta.

Sin quitarle mérito al trabajo, no me explico la insistencia de algunos medios en presentarlo como la primera vez que este efecto se demuestra en humanos. En 2008, allá por los albores de este blog, ya comenté una investigación sobre mujeres que habían concebido durante el invierno del hambre que asoló parte de Holanda en la segunda guerra mundial: los genomas de sus hijos mostraban huellas (defectos de metilación) varias décadas después del suceso. Todo lo cual es fascinante, y lo sería mucho más si se demostrase que esas alteraciones persisten a lo largo de varias generaciones. Esta es una de las cuestiones más candentes y debatidas ahora mismo, así que prometo que os mantendré informados…

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La verdadera edad de tu cuerpo

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Todo ser vivo envejece; el porqué es una cuestión central en la biología. De todas formas, con todo lo que se ha avanzado en los últimos años en el conocimiento de los procesos asociados al envejecimiento, seguimos sin tener un buen biomarcador que nos indique la edad “real” de una persona. Edad que no siempre coincide con la puramente “cronológica”: algunos, por ejemplo, aparentamos menos edad de la que tenemos (bueno, al menos eso me dicen). Estas diferencias se ven todavía más claras al comparar los distintos tejidos y órganos de una misma persona: aunque evidentemente todos tienen la misma edad cronológica, el grado de envejecimiento molecular podría ser diferente entre unos y otros. ¿Cómo medirlo de modo fiable? Según un artículo publicado recientemente en la revista Genome Biology, la respuesta está en el genoma.

Un investigador de la Universidad de California en Los Angeles ha estado cuatro años analizando datos generados por otros científicos sobre el estado en que se encuentra el genoma de miles de muestras procedentes de tejidos sanos o tumorales de personas con edades comprendidas entre los cero (algo antes de nacer) y los 101 años. En concreto, se ha fijado en un tipo de modificación conocida como metilación del ADN, que ya hace años se había relacionado con el envejecimiento. Gracias a la cantidad de datos estudiados, el científico ha podido identificar 353 sitios del genoma humano que sufren esta modificación y que -en conjunto- permiten calcular con gran exactitud la edad de las células.

Lo primero que llama la atención del estudio es la buena correlación que se da, en general, entre la edad calculada mediante este método con la edad cronológica de las distintas muestras analizadas. Otro dato interesante es que las distintas partes del cuerpo tienden a envejecer al mismo ritmo, aunque el tejido mamario suele hacerlo algo más rápido. Respecto a las células tumorales, resulta que son -de media- 36 años más viejas que las células sanas, lo que ayuda a entender la asociación tan clara que hay entre envejecimiento y cáncer. Pero algo sorprendente fue encontrar que las células madre son prácticamente “recién nacidas”. De hecho se comprueba que, al reprogramar una célula adulta para convertirla en pluripotencial, el reloj biológico se “resetea” a cero.

Las repercusiones de este hallazgo podrían ser enormes en la investigación sobre el envejecimiento, pues permite medir de modo fiable la edad de las células. Y claro, también podrías descubrir que tu cuerpo es más joven de lo que dice el DNI. O más viejo…

Nuestro genoma explica nuestro cerebro (más o menos)

Hace años, en plena euforia del Proyecto Genoma Humano, todos pensábamos que al conocer la secuencia de nuestro genoma y compararla con el chimpancé, el gorila y otros simios, podríamos encontrar los cambios genéticos que nos permitieron llegar a ser “humanos”. Pronto nos dimos cuenta de que la cosa no iba a ser tan sencilla. Por un lado, cuanto más estudiamos nuestro genoma más sorpresas nos seguimos encontrando. Además, lo importante no es tanto la secuencia en sí, sino el modo en que funciona un genoma: cuáles genes se activan, cuándo, dónde y por qué. Hoy conocemos mucho mejor qué factores regulan esta activación, y parece que la respuesta podría estar precisamente ahí.

Investigadores de varias instituciones científicas de Rusia y de los Estados Unidos acaban de publicar en la revista PLoS Biology un apasionante trabajo sobre los cambios genéticos que dieron lugar a un cerebro tan complejo como el humano. Los investigadores analizaron varias “marcas” que indican si los genes están activos o inactivos en el genoma de niños y adultos, comparándolas con los genomas de otros simios. Además, centraron su estudio en las neuronas de una región del cerebro especialmente desarrollada en humanos, llamada corteza prefrontal. Sorprendentemente, encontraron cientos de regiones que se diferenciaban claramente en humanos respecto de chimpancés y macacos. Algunas de ellas afectan al funcionamiento de genes que tienen que ver con el desarrollo del cerebro y que se relacionan con enfermedades psiquiátricas.

No se queda ahí la cosa, porque los científicos también analizaron el comportamiento de estas regiones dentro del núcleo de las células, donde el genoma está habitualmente enrollado formando un “ovillo”. Curiosamente, estas regiones que regulan la actividad de genes cerebrales y que son específicas de los humanos tienden a situarse juntas dentro del núcleo, aunque estén separadas por millones de letras. Esto indica que pueden estar funcionando conjuntamente, y refuerza la hipótesis de que realmente son importantes para favorecer la formación de un cerebro único en su complejidad, como es el cerebro humano.

Consecuencias de lo que tomó mi bisabuela

epigenética sustancias tóxicasYa sé que este post va a crear una cierta preocupación, por eso me interesa comentar el tema: hay que entenderlo bien. Y el tema no es otro que la famosa epigenética, ese “otro” codigo genético que puede verse alterado por influencias ambientales. Desde hace años se sabe que la acción de algunos fármacos o cambios en la dieta de mujeres gestantes pueden influir en la función de los genes de sus hijos, o incluso de sus nietos. Ahora, científicos de Estados Unidos han demostrado que la exposición de ratas gestantes a un fungicida de uso común en frutales y vegetales altera el funcionamiento de genes en las ratas de la tercera generación. Y no sólo cambia el funcionamiento de algunos genes, sino la conducta de los animales.

En concreto, los científicos han observado que las ratas de la tercera generación sufren de ansiedad y son más sensibles al estrés. En el estudio, publicado en la revista PNAS, los investigadores explican que además están alteradas las regiones cerebrales relacionadas con la respuesta al estrés. El hallazgo es sorprendente, porque la única diferencia de estas ratas fue que sus bisabuelas estuvieron expuestas al pesticida durante la gestación. Es intrigante que después de tres generaciones persistan los cambios genéticos, y que den lugar a alteraciones de la conducta de los animales.

Los autores del estudio creen que estos datos podrían ayudar a explicar por qué algunas enfermedades, como el autismo, han aumentado en los últimos años. ¿Es sólo porque se diagnostican mejor, o estamos asistiendo a las primeras manifestaciones de los efectos de pesticidas utilizados en los años 70 y 80? Los investigadores también detectaron aumentos de peso en las ratas de la tercera generación, lo cual hace pensar en el aumento de obesidad infantil en los últimos años. ¿Podría ser que los cambios en los hábitos alimenticios se potencien por los efectos de sustancias tóxicas a las que estuvieron expuestas nuestras bisabuelas? Dado el interés y la cantidad de investigaciones que se están llevando a cabo en este campo, pronto tendremos respuestas a estos interrogantes.