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La ‘memoria’ ambiental se transmite hasta 14 generaciones

En el trabajo, los expertos utilizaron unos gusanos llamados C. elegans a los que, mediante técnicas de ingeniería genética, introdujeron un chip transgénico, que es una larga cadena de copias repetidas de un gen que codifica para una proteína fluorescente.
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Fecha de publicació: 21/04/2017, 11:56 h | (38) veces leída
En una investigación liderada por Ben Lehner, del Centro de Regulación Genómica,y Tanya Vavouri del Instituto de Investigación contra la Leucemia Josep Carreras y el Instituto de Investigación Germans Trias y Pujol, los científicos han observado que el impacto en los cambios ambientales se podía transmitir en los genes de hasta 14 generaciones. El estudio lo publica la revista Science.
En el trabajo, los expertos utilizaron unos gusanos llamados C. elegans a los que, mediante técnicas de ingeniería genética, introdujeron un chip transgénico, que es una larga cadena de copias repetidas de un gen que codifica para una proteína fluorescente.
Cuando los gusanos estaban a 20ºC, el chip transgénico era menos activo, emitiendo solo una pequeña cantidad de proteína fluorescente. Pero al cambiar los animales a un clima más cálido (25ºC), la actividad del chip transgénico incrementaba de forma significativa, haciendo que los animales emitieran una brillante fluorescencia cuando se les observaba con luz ultravioleta en el microscopio.
Al volver a los gusanos a su temperatura ambiental habitual y más fría, sus transgenes continuaban muy activos, lo que sugiere que de alguna manera estaban reteniendo la "memoria" a su previa exposición al calor. Curiosamente, los niveles altos de actividad se transmitieron a su descendencia y hasta siete generaciones más tarde. Esto, teniendo en cuenta que todos estos descendientes solo habían estado a 20ºC y nunca fueron expuestos a calor. Este fenómeno sucedía incluso cuando los animales de origen solo habían sido expuestos a altas temperaturas por un periodo breve de tiempo.
El número de generaciones afectadas incrementa considerablemente, al exponer los gusanos de las cinco primeras generaciones a 25ºC. Después, el efecto fluorescente se mantenía durante, al menos, catorce generaciones.
A pesar de que este fenómeno ya se había observado en otras especies de animales, como por ejemplo, en la mosca del vinagre, gusanos y mamíferos, incluidos los humanos. El efecto tendía a disiparse al cabo de pocas generaciones. Estos nuevos resultados son la muestra más duradera de la preservación de un cambio ambiental en la memoria a lo largo de generaciones nunca observada hasta ahora.
"Descubrimos este fenómeno por causalidad, pero demuestra que es ciertamente posible transmitir información sobre el ambiente a lo largo de las generaciones," explica Lehner. "Todavía no sabemos exactamente por qué ocurre, pero podría ser una forma biológica de planificación anticipada," añade el primer autor del estudio, Adam Klosin.
"Los gusanos son efímeros, con una vida corta, así que tal vez el hecho de transmitir la memoria de las condiciones vividas en generaciones previas puede ayudar a sus descendientes a predecir qué ambiente probablemente encontrarán en el futuro," concluye Vavouri.
Un marcador molecular: la metilación de la histona
Comparando los transgenes que eran menos activos con aquellos que habían sido activados por las temperaturas otros, Lehner y su equipo descubrieron diferencias cruciales en un tipo de "marcador" molecular unido a las proteínas que se encargan de empaquetar el ADN. Este "marcador" o "etiqueta" molecular se conoce científicamente como metilación de la histona.
Los transgenes de aquellos animales que siempre se habían mantenido a 20ºC tenían altos niveles de metilación de la histona, lo que se asocia a silenciar genes. En cambio, los gusanos que se habían expuesto a 25ºC habían perdido estos marcadores de metilación en la histona.
Lo más importante es que, estos últimos, todavía mantenían niveles bajos de metilación en la histona cuando se volvían a 20ºC, lo que sugiere que este mecanismo puede tener un papel importante en el bloqueo de la memoria en los transgenes.
Los investigadores también descubrieron que algunos fragmentos repetitivos del genoma normal de los gusanos, que tienen cierto parecido a los chips transgénicos, también se comportan de la misma manera. Esto sugiere que este es un mecanismo de memoria generalizado y no está restringido solo a genes diseñados de forma artificial.

En una investigación liderada por Ben Lehner, del Centro de Regulación Genómica,y Tanya Vavouri del Instituto de Investigación contra la Leucemia Josep Carreras y el Instituto de Investigación Germans Trias y Pujol, los científicos han observado que el impacto en los cambios ambientales se podía transmitir en los genes de hasta 14 generaciones. El estudio lo publica la revista Science.

En el trabajo, los expertos utilizaron unos gusanos llamados C. elegans a los que, mediante técnicas de ingeniería genética, introdujeron un chip transgénico, que es una larga cadena de copias repetidas de un gen que codifica para una proteína fluorescente.

Cuando los gusanos estaban a 20ºC, el chip transgénico era menos activo, emitiendo solo una pequeña cantidad de proteína fluorescente. Pero al cambiar los animales a un clima más cálido (25ºC), la actividad del chip transgénico incrementaba de forma significativa, haciendo que los animales emitieran una brillante fluorescencia cuando se les observaba con luz ultravioleta en el microscopio.

Al volver a los gusanos a su temperatura ambiental habitual y más fría, sus transgenes continuaban muy activos, lo que sugiere que de alguna manera estaban reteniendo la "memoria" a su previa exposición al calor. Curiosamente, los niveles altos de actividad se transmitieron a su descendencia y hasta siete generaciones más tarde. Esto, teniendo en cuenta que todos estos descendientes solo habían estado a 20ºC y nunca fueron expuestos a calor. Este fenómeno sucedía incluso cuando los animales de origen solo habían sido expuestos a altas temperaturas por un periodo breve de tiempo.

El número de generaciones afectadas incrementa considerablemente, al exponer los gusanos de las cinco primeras generaciones a 25ºC. Después, el efecto fluorescente se mantenía durante, al menos, catorce generaciones.

A pesar de que este fenómeno ya se había observado en otras especies de animales, como por ejemplo, en la mosca del vinagre, gusanos y mamíferos, incluidos los humanos. El efecto tendía a disiparse al cabo de pocas generaciones. Estos nuevos resultados son la muestra más duradera de la preservación de un cambio ambiental en la memoria a lo largo de generaciones nunca observada hasta ahora.

"Descubrimos este fenómeno por causalidad, pero demuestra que es ciertamente posible transmitir información sobre el ambiente a lo largo de las generaciones," explica Lehner. "Todavía no sabemos exactamente por qué ocurre, pero podría ser una forma biológica de planificación anticipada," añade el primer autor del estudio, Adam Klosin.

"Los gusanos son efímeros, con una vida corta, así que tal vez el hecho de transmitir la memoria de las condiciones vividas en generaciones previas puede ayudar a sus descendientes a predecir qué ambiente probablemente encontrarán en el futuro," concluye Vavouri.

Un marcador molecular: la metilación de la histona

Comparando los transgenes que eran menos activos con aquellos que habían sido activados por las temperaturas otros, Lehner y su equipo descubrieron diferencias cruciales en un tipo de "marcador" molecular unido a las proteínas que se encargan de empaquetar el ADN. Este "marcador" o "etiqueta" molecular se conoce científicamente como metilación de la histona.

Los transgenes de aquellos animales que siempre se habían mantenido a 20ºC tenían altos niveles de metilación de la histona, lo que se asocia a silenciar genes. En cambio, los gusanos que se habían expuesto a 25ºC habían perdido estos marcadores de metilación en la histona.

Lo más importante es que, estos últimos, todavía mantenían niveles bajos de metilación en la histona cuando se volvían a 20ºC, lo que sugiere que este mecanismo puede tener un papel importante en el bloqueo de la memoria en los transgenes.

Los investigadores también descubrieron que algunos fragmentos repetitivos del genoma normal de los gusanos, que tienen cierto parecido a los chips transgénicos, también se comportan de la misma manera. Esto sugiere que este es un mecanismo de memoria generalizado y no está restringido solo a genes diseñados de forma artificial.





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