viernes, 2 de noviembre de 2018

A VUELTAS CON LA GENÉTICA. ENTREGA NÚMERO 8


A vueltas con la Genética. Entrega nº 8

Por Federico Bello Landrove


     El mundo de la Genética está en constante evolución. Esta serie de ensayos pretende ser una aproximación a algunos de los avances y descubrimientos científicos más recientes en la materia. Al propio tiempo, puede suponer una actualización del trabajo general presentado en este blog, bajo el título de Lamarck y Darwin se unen: Revisión general de la doctrina en materia de aleatoriedad de las mutaciones.




1.      Perspectiva genómica sobre la evolución de los HLA

     El estudio de los antígenos leucocitarios humanos (en lo sucesivo, HLA) es una de las puntas de lanza en la asimilación de nuevos conceptos evolutivos, más allá de las rígidas construcciones neodarwinistas, en materias tales como la rapidez con que se producen las mutaciones, la dirigibilidad de las mismas contra los agentes invasores y la heredabilidad de los caracteres adquiridos. Un artículo recientemente publicado[1]  ofrece una extensa exposición del estado de la cuestión en materia de HLA. Creo que puede ser de interés para el público interesado ofrecer un resumen del trabajo, que también contiene tarea de investigación sobre la genética de poblaciones en relación con los HLA.

A)     Introducción.

     Los HLA constituyen una de las mejores formas de establecer las relaciones de una población con otras y con los agentes medioambientales, además de una manera privilegiada de analizar la Evolución desde dos puntos de vista: el de la adaptación positiva (menos variedad, pero mejor adaptada) y el de la evolución balanceada (más fenotipos, aprovechando las mutaciones neutrales). Su estudio tiene aún muchas cuestiones pendientes, como la de determinar la antigüedad de la selección de cada variedad genética; en este punto, los autores recogen en una tabla los hallazgos más sólidos para cada uno de los HLA frecuentes.

B)     Rapidez evolutiva y rigor selectivo.

     Sin perjuicio de la relevancia para la variedad de HLA de la selección balanceada (es decir, de la conservación de mutaciones neutrales, por la utilidad que pudieren reportar en el futuro), parece claro que los genes que codifican para los HLA están entre los más fuertemente seleccionados por sus efectos positivos. En particular, la selección y consiguiente eliminación de mutaciones deletéreas se aprecia en los genes establecidos en el complejo de mayor histocompatibilidad (HMC) existente en el brazo corto de nuestro cromosoma 6. Gracias a esta selección y conservación rigurosas, la evolución en materia de HLA es muy rápida para lo que son los parámetros de la Evolución general: un HLA de dos mil años de existencia ya se considera antiguo para nuestra especie. Ello es debido a que los HLA están en constante cambio para adaptarse y responder a los nuevos infectantes, cambiando así permanentemente la existencia y la frecuencia de los alelos.

C)      Una primera tensión: rigor selectivo frente a frecuencia de errores por autoinmunización.

     Si tanto rigor selectivo existe en materia de HLA, sería de esperar una mínima presencia de errores genéticos. Sin embargo, cada vez se descubren más tipos y casos de autoinmunidad, incluso causantes de enfermedades graves. ¿Qué explicación podemos hallar para semejante paradoja? Los autores del trabajo que resumimos aventuran dos: 1ª. La pleiotropía positiva, es decir, que produzca en general mayores ventajas el mantenimiento del error, que no la supresión o barrido de los genes en que se haya producido. 2ª.  A mayor rigurosidad del barrido de mutaciones deletéreas, mayor riesgo de que dicho barrido se lleve por delante alelos favorables positivos, y viceversa: la protección a ultranza de variantes positivas puede blindar a las negativas ligadas funcional o espacialmente a ellas. Es lo que se conoce con el nombre de hitchhicking, que, en el caso de los genes que codifican para HLA, resulta especialmente riguroso.

D)     Una segunda tensión: pocos y positivos, frente a muchos y con previsión de futuro.

     La diversificación de la población por los alelos de HLA se debate -como dije en el apartado A- entre dos criterios opuestos: el de una menor diferenciación (pocos fenotipos), por la severa selección positiva, y el de una mayor variedad (muchos fenotipos), para hacer frente con rapidez a las múltiples enfermedades que puedan presentarse. Ambos métodos de adaptación inmunitaria se entremezclan y armonizan, aunque no pueda olvidarse que, cuando hablamos de poblaciones humanas, los resultados pueden verse alterados por una cifra relativamente poco numerosa de individuos (fenómenos de deriva génica y de cuello de botella, bien conocidos en genética de poblaciones), lo que modifica las expectativas puramente selectivas.

E)      Coincidencia de HLA y progenie o parecido racial.

     Hoy por hoy, compartir los mismos HLA sigue siendo uno de los criterios más sólidos para aseverar la misma progenie y el parecido racial de unos grupos humanos con otros. Con todo, no puede olvidarse la gran importancia de la hibridación, que puede suponer una muy notable excepción para criterios rígidos de pertenencia a un grupo genético; un fenómeno que, a nivel individual, suele resultar evolutivamente favorable y para el que la actual globalización facilita grandes oportunidades, hasta ahora impensables. Pero no incurramos en el error histórico de pensar en la hibridación como una realidad infrecuente hasta hace poco: La mezcolanza genética se ha llegado a rastrear entre los modernos humanos con los neandertales y denisovanos, en la medida en que entre ellos y nosotros no llegara a producirse la barrera reproductiva de la especiación.

F)      Insuficiencia de una visión estrictamente genómica.

     Los autores de este artículo insisten en que, como en cualquier otra cuestión genética, la producción de los HLA no es solo un producto de la estructura de los genes, sino de su expresión. De aquí, destacan la necesidad de estudiar el transcriptoma, o ARN mensajero, un tema que para los HLA está totalmente en mantillas.

G)     En conclusión.

    Para concluir, debe recogerse la importancia que en la variabilidad de los HLA tiene la presión del ambiente (enfermedades o invasiones de proteínas ajenas dañinas), además de los factores de la globalización y de los de la progenie de cada población. Y, así mismo, insistir en el riesgo de una selección positiva tan fuerte como la de los HLA como probable causa de numerosas mutaciones deletéreas, no eliminadas por efecto de la selección ligada (hitchhicking).



2.      Nuevos acercamientos a la epigenética: aves y escolares


2.1.            Sobre la epigenética en aves: herencia transgeneracional y domesticación.

     Un reciente trabajo nos acerca al fascinante y discutido tema de la heredabilidad de los caracteres epigenéticos en un ámbito animal hasta ahora poco abordado, cual es el de las aves[2]. Esta escasa atención no tiene razón de ser, entre otras cosas, porque el clado aviar presenta notables diferencias con los mamíferos a este respecto, como la de que no haya -que se sepa, hasta ahora- impronta genómica, o el de que, siendo la reproducción por huevos, el medio ambiente puede afectar a la descendencia sin hacerlo a la madre. En cualquier caso, tales diferencias no alteran el punto de vista de que, para que pueda hablarse de herencia transgeneracional, el carácter habrá de transmitirse hasta la tercera generación (G3), tratándose de herencia materna, o hasta la segunda (G2), si es paterna.
     Los estudios sobre epigenética en aves parecen confirmar que los factores estresantes transmisibles por vía hereditaria son similares a los de otros animales. Dichos estudios se han llevado a cabo en gallinas, pinzones, paros, gorriones y codornices -en Coturnix japonica está avanzado el reconocimiento experimental de la herencia epigenética transgeneracional-. Si acaso, como algo que podría ser peculiar, parece que en aves es más frecuente este tipo de herencia por la vía paterna.
     La transmisión de la herencia epigenética transgeneracional (en lo sucesivo, HET) puede ya producirse a través del huevo y de su entorno, pero también en los primeros estadios de la vida del polluelo. La conducta es afectada a través de la producción y transmisión de hormonas, como la serotonina y la dopamina, y se plasma en algunas curiosas costumbres, como la del picoteo de las plumas ajenas, que puede llegar hasta el canibalismo.
     Las aves también tienen -como los mamíferos- dos periodos liminares de supresión y reprogramación de la metilación del ADN, aunque los momentos no coinciden exactamente con los de los mamíferos. Sin embargo, no parece que esa reprogramación suponga ningún obstáculo para que la HET pase de las células seminales de los padres a los tejidos embrionarios de los hijos. De todos modos, también en las aves surgen las dificultades habituales a la hora de valorar los hallazgos hereditarios, como la probable confusión de lo genético con lo epigenético, o las diferencias epigenéticas que pueden existir entre los individuos salvajes y los domesticados. Pero los experimentos con aves, a estos efectos, tienen ventajas comparativas con los de mamíferos, debidas a la forma de reproducción (ovípara), la menos limitada producción de embriones y la mayor rapidez con que las aves suelen desarrollarse hasta llegar al estado adulto.
     Para concluir: Se impone en años venideros una mayor atención a la epigenética de las aves en materias tales, como la reprogramación de la metilación, las relaciones genética-epigenética, la influencia del medio ambiente y la incidencia epigenética en el fenotipo.


2.2.            Epigenética y domesticación temprana en los gallos salvajes.

      Se ha llevado a cabo recientemente en Suecia una experimentación con gallos salvajes (Gallus gallus), a lo largo de cinco generaciones sucesivas de los mismos, seleccionándolos por su mayor aptitud para domesticarse y aceptar la presencia y el contacto con humanos[3]. Al cabo de ese lapso generacional, se ha examinado todo el genoma de dichos animales y se han constatado alteraciones muy significativas respecto del estado primitivo de metilación del ADN, por lo menos, en veintidós ventanas del genoma, las cuales tienen que ver con la regulación de vías metabólicas en el hipotálamo.
     Los resultados parecen confirmar estudios anteriores acerca de otros animales domesticados o domésticos, que ponen de manifiesto importantes alteraciones fenotípicas y de conducta en zorros plateados, paros, gallinas Leghorn, etc., las cuales han resultado transmisibles por vía germinal. En trabajos previos también se ha constatado que la domesticación pone en marcha una serie de rápidos cambios en el córtex frontal, el tamaño, el metabolismo y el comportamiento social de los animales. En este aspecto del tiempo, no olvidemos que, entre el gallo salvaje y las gallinas actuales no han pasado más de ocho mil años, como máximo.
     Una llamativa constatación del estudio experimental que estoy resumiendo ha sido la notable diferencia de metilación entre los machos y las hembras seleccionados para la prueba, tanto en los cromosomas sexuales como en los autosomas. Los machos presentaban una mayor metilación, y tampoco había coincidencia entre los sexos en muchos de los genes metilados.
     La línea de investigación abierta por este trabajo -selección por el comportamiento más pacífico- completa la de otros análogos, en que la selección buscaba algún objetivo económico, como la mayor producción de carne o de huevos. Su eficacia práctica consiste en acelerar por métodos científicos la selección genética/epigenética que los cuidadores de gallinas vienen haciendo con similares objetivos. Naturalmente, los autores persiguen avances teóricos que, además de al progreso científico, pueden contribuir a la tecnología y al mejor trato animal en las explotaciones aviares.


2.3.            Estrés educativo y epigenética de los niños.

     Existe ya un grande y discutido cuerpo de doctrina acerca de los efectos de un ambiente estresante sobre el aprendizaje, pero poco se ha estudiado sobre el probable efecto epigenético de dicho estrés educativo sobre los niños (en sentido cronológico amplio) que lo experimentan. A nadie se le puede ocultar la importancia de dicho estudio, a la hora de juzgar los sistemas educativos y familiares basados en un alto nivel de presión sobre el menor y, a veces, hasta de violencia. Si se llegase a probar una correlación epigenética con sistemas educativos estresantes o extremos, podrían extraerse conclusiones sustanciales, no solo para juzgar científicamente tales sistemas, sino para constatar la incidencia de posibles efectos negativos sobre quienes los sufren, incluso proyectándose sobre su edad adulta y en su descendencia.
     Los autores del muy interesante y práctico estudio que resumo[4] salen al paso de métodos tipo la letra con sangre entra, desde su conocimiento y experiencia interdisciplinar en Chile -como, por desgracia, podría citarse casi cualquier otro país-, y no ocultan su convencimiento de que eso -cambios epigenéticos deletéreos producidos por educación estresante de los niños- es precisamente lo que puede suceder en humanos, a partir de estudios hormonales en estos y de analogía con la metilación del ADN en roedores estresados. De cualquier forma, todo estrés en las primeras etapas de la vida tiene una repercusión epigenética negativa y no ven ningún sentido a que constituya una excepción el que padecen los niños en el aula (generado por maestros, compañeros, cuidadores, etc.), tantas veces ligado al que sufren en la familia (por la vía de padres, hermanos mayores, parientes adultos, etc.) y en la sociedad (por ejemplo, ante una lampante pobreza de medios materiales y de cultura).
     El estrés académico no solo perjudica el aprendizaje, sino que daña la conducta en general y se proyecta sobre la edad adulta de los niños sufrientes. Pero los autores han de reconocer que la falta de estudios experimentales -muchas veces, casi imposibles de realizar- impide entrar en algo más que generalidades por analogía con otras especies. Lo más avanzado, hasta ahora, ha sido la medición de los niveles de algunas hormonas decisivas en el comportamiento (corticosterona, dopamina, glucocorticoides en general), o los estudios que relacionan el estrés escolar con el trastorno depresivo, con las tendencias suicidas[5] o con la delincuencia juvenil (por no aludir a la provocación de bullying en la propia escuela), así como potenciando psicosis y autismo. Sin embargo, pese a las dificultades, se impone analizar los aspectos epigenéticos del estrés escolar, cuando menos, porque las marcas epigenéticas tienen una cierta reversibilidad y, por tanto, una intervención a nivel multidisciplinar (médica, farmacológica, psicológica, etc.) puede constituir un tratamiento adecuado y relativamente exitoso.
     Los autores del artículo que resumo sostienen que una educación estresante, competitiva y violenta no sirve ni siquiera para sus objetivos inmediatos, pues dificulta la memoria y el aprendizaje. Es obligado realizar un estudio coordinado mediante la pedagogía, unida a otras ciencias (incluso la Genética), para convencer a educadores y políticos de los daños obvios que un sistema de enseñanza estresante causa en los niños y adolescentes, manteniendo tal efecto negativo de por vida y trasladándolo a las siguientes generaciones.




[1] Diogo Meyer, Víctor R.C. Aguiar, Bárbara D. Bitarello, Débora Y.C. Brandt & Kelly Nunes, A genomic perspective on HLA mutation, Inmunogenetics, 2018, 70(1), 5-27.
[2] Carlos Guerrero-Bosagna, Mireille Morisson, Laurence Liaubet, T. Bas Rodenburg, Elske N. de Haas, Ľubor Košťál and Frédérique Pitel, Transgenerational epigenetic inheritance in birds, Environ Epigenet. 2018 Apr; 4(2): dvy008.
[3] Johan Bélteky, Beatrix Agnvall, Lejla Bektic, Andrey Höglund, Per Jensen and Carlos Guerrero-Bosagna,
Epigenetics and early domestication: differences in hypothalamic DNA methylation between red junglefowl divergently selected for high or low fear of humans, Genetics Selection Evolution2018, 50:13, PMC5880090, Published: 2 April 2018.
[4] Daniel Frías-Laserre, Cristian A. Villagrá and Carlos Guerrero-Bosagna, Stress in the educational system as a potential source of epigenetic influences on children’s development and behavior, Frontiers in Behavioral Neuroscience, 2018, 12:143, published: 13 july 2018.
[5] Es insoslayable reconocer la conexión del estrés académico severo con las tendencias suicidas, sobre todo, en adolescentes. En Finlandia (país que pasa por ser un modelo en educación) no menos del 10% de los alumnos en la adolescencia reconocen haber experimentado dichas tendencias. En los Estados Unidos (país con buena educación en general, pero con violencia frecuente en las aulas), la cifra análoga llega casi al 20%. Ignoro si hay datos sobre el particular para el caso de España.

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