El ser humano, posee más de 150 tipos celulares diferentes (linfocitos, fibroblastos, neuronas, conos, bastones…) sin embargo todos poseen la misma información genética a excepción de óvulos y espermatozoides que poseen la mitad. Una de las preguntas clásicas en biología es: ¿Cómo es posible que con la misma información se construyan células tan diferentes? La respuesta simplificada es que cada tipo celular escoge un camino mediante el cual se diferencia y adquiere la morfología y funciones propias de su tipo. Durante esta diferenciación un conjunto dado de genes se “enciende” mientras que otro se “apaga”. Según la combinación de genes que se “enciendan/apaguen» obtenemos un tipo celular u otro. No obstante, el estímulo que «enciende/apaga» los genes es transitorio, entonces ¿Cómo recuerda una célula de que tipo es? Y aún más ¿Cómo lo recuerdan sus hijas? La solución es la memoria epigenética celular.
Pero, empecemos por el principio, de todos es sabido que la información para la construcción de un organismo se encuentra en el genoma, con todo no sólo la secuencia de nucleótidos (A,T,G,C) interviene en este proceso. Si miramos por encima de esta encontramos el epigenoma, un conjunto de marcas colocadas sobre el DNA que indican qué genes se expresan y cuáles no. La ciencia que estudia esto se denomina epigenética (del griego epi, en o sobre y –genética) y analiza aquellos cambios en la actividad genética que no implican modificaciones en el código genético (actúa por encima de este) pero que aún así pueden transmitirse a la siguiente generación.
Existen cuatro mecanismos principales mediante los que se establecen las marcas epigenéticas: metilación del DNA, modificaciones de las histonas, silenciamiento génico mediado por RNA no codificante y retención mitótica de la maquinaria de regulación génica (más información aquí). Estos mecanismos pueden ser sinérgicos, antagónicos o mutuamente excluyentes. Son los encargados de establecer la memoria epigenética no solo en las células de un organismo sino también en la de su descendencia a través de los óvulos y espermatozoides.
Igual que ocurrió con el Proyecto Genoma Humano (HGP), actualmente existe una iniciativa impulsada por múltiples países para obtener el epigenoma humano completo, es el llamado Proyecto Epigenoma Humano (HEP). Patrocinado por la Unión Europea y formado por el Welcome Trus Sanger Institute de Inglaterra, la compañía alemana Epigenomics AG. y el Centre National de Génotypage francés, pretende identificar, codificar y analizar todos los patrones de metilación del genoma humano en 5 años. Este es un objetivo aún más laborioso que la secuenciación del genoma ya que mientras cada persona dispone de un solo genoma, tiene como mínimo 150 tipos diferentes de epigenoma, uno por cada tipo celular (neurona, fibroblasto, linfocito, etc).
¿Se repetirá la historia y obtendremos el Epigenoma Humano antes de la fecha prevista? Eso está por ver, pero tened por seguro que una servidora estará muy pendiente de las últimas novedades en este campo, os mantendré informados!
Fuentes: Deal RB et al. (Genome Biol,, 2010); Laird PW (Hum Mol Genet, 2005); Meissner A (Nat Biotechnol, 2010); Zaidi SK et al. (J Bio Chem, 2011).
Este post participa en la edición clásica del I Biocarnaval de verano organizado por @Tiwnacu en su blog Marimaru’s blog.
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¿Y cuales son los cambios epigenéticos que hacen decidir a una célula con idéntico material genético cambiar su morfología completamente? Es decir, ¿Qué hace a una célula escoger un camino u otro? ;P
Muy buena pregunta! Pues aún queda mucho por descubrir sobre este tema (y menos mal, así los biólogos tenemos faena!). Cuando una célula escoge un camino u otro decimos que se diferencia a un tipo celular ( a neurona, a célula muscular…).
La diferenciación de una célula no diferenciada (célula madre) se da por la acción de sustancias (generalmente proteínas) llamadas morfógenos, que son secretados por determinadas células. Estas sustancias llegan en forma de gradiente de concentración al resto de células y actúan como una señal que finalmente activa y desactiva genes lo que hace que una célula adquiera la morfología y función característica de su tipo celular (se diferencia).
Además, ten en cuenta que las células de un organismo no están aisladas unas de otras, sino que están conectadas y se comunican entre sí de qué tipo son y dónde están. Si te interesa el tema, en wikipedia tienes una buena entrada sobre todo esto (aquí)
Muchas gracias por leer mi entrada! Si tienes más dudas no dudes en preguntar!!! En breve publicaré un post en el que explico los dos tipos principales de modificaciones epigenéticas que sufre el DNA, son modificaciones químicas, por ello el post puede ser un poco más densito.
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Hola,
El tema del post es muy interesante, me gustaría preguntarte las siguientes cuestiones:
– La epigenética está próxima a las tesis Lamarckistas , ¿no?
– ¿Existe constancia de herencia de caracteres adquiridos en celulas?
Te agradecería que me dieras algunas referencias (papers no demasiado técnicos) de fenómenos epigenéticos, ya que creo que quizás Lamarck todavía tenga algo que decir. ¿Hay algún libro que trate este tema sin ser muy técnico?
Un saludo y gracias,
Manu.
Muchas gracias por leer mi post Manu, intento contestarte lo mejor que pueda ^_^!
La epigenética es una ciencia relativamente moderna, pese a que en el siglo XIX empezó a introducirse no fue hasta 1942 cuando Conrad Waddington acuñó el termino. Si está próxima a las tesis Lamarckistas… si, en el sentido de que la epigenética estudia cómo los cambios ambientales afectan al DNA y son heredados. Ahora bien, que haya tenido un papel relevante en la evolución… no lo se, y creo que todavía es muy pronto para que la epigenética nos lo explique. Como siempre hay que seguir investigando.
Ejemplos de caracteres adquiridos… hay varios artículos publicados. Por ejemplo, ratones obesos (que sobreexpresan el gen agouti) dejan de serlo con determinada dieta que metila este gen silenciándolo, y este patrón de metilación pasa a su descendencia (te dejo el artículo aqui)
Sin embargo ten en cuenta que lo que dice un artículo es verdad en unas condiciones experimentales dadas, y que como suele ocurrir en ciencia, por cada artículo que afirma una cosa hay otro que lo niega. Se trata de ir investigando poco a poco las diversas implicaciones de una hipótesis hasta llegar a unas conclusiones claras que pueden tardar siglos en llegar y que tal y como llegan pueden ser derrocadas.
En cuanto a libros sobre epigenética, la verdad es que yo no conozco ninguno, he preguntado en mi librería especializada en ciencias y me han dicho que no han recibido nada. Sin embargo en cualquier libro de genética siempre hay un apartado reservado a la epigenética. En google libros puedes encontrar información buscando epigenetica o epigenetics. Aquí, aquí y aquí tienes cosas que he encontrado en castellano que considero interesantes.
Muchas gracias por tu interés, espero poder contar algo más algún día ^_^!
Hola,
Muchas gracias por la respuesta.
La verdad es que este tema es superinteresante. No conocía el caso de los ratones que comentas, pero si es tal y como lo expones, es la prueba de un mecanismo alternativo a la evolución por selección natural.
Actualmente estoy leyendo algunos libros sobre simbiogénesis (Margulis) y el papel de los virus en la evolución (Sandín) que proponen mecanismos muy interesantes… Sabemos mucho sobre biología, pero creo que es mucho más lo que ignoramos que lo que sabemos.
Una duda: ¿La transferencia horizontal de genes (HGT) es un mecanismo epigenético? ¿Es esto un ejemplo de herencia de caracteres adquiridos? si el genoma que intercambian es heredable, sería otro ejemplo de HGT.
Pues nada, aquí tienes un nuevo seguidor, sin muchos conocimientos de biología, pero tremendamente curioso. Enhorabuena por el blog.
Un saludo,
Manu
Hola Manu!
Me alegro que leas a Margulis, yo tuve el placer de escucharla en una ponencia que realizó en la Universidad de Valencia, cuando estaba estudiando tercero de carrera! me pareció muy interesante, además es una mujer que se explica muy bien y es muy didáctica. En cuanto a Sandín, sinceramente no he leído nada, pero me buscaré algo suyo para leer. Nunca está mal leer diferentes ideas de un mismo tema.
En cuanto a que la epigenética es un mecanismo alternativo a la selección natural, no estoy del todo de acuerdo dado que la información para codificar las enzimas que llevan a cabo la metilación, acetilación, etc… se encuentra en genes sujetos a la selección natural darwiniana. Sin estas enzimas no podría existir los mecanismos epigenéticos. Pero esto es solo mi opinión, igual dentro de unos años me como mis palabras. Creo que los mecanismos epigenéticos deberían considerarse como algo asociado a la selección natural, algo que la selección natural ha puesto ahí, más que como una alternativa.
Por otro lado la transferencia horizontal de genes no es un mecanismo epigenético ya que consiste en la adquisición de nuevo material genético a partir de una célula que no es descendiente. Las marcas epigenéticas son hereditarias.
Hola! He descubierto tu blog gracias al Divúlgame. Me lo apunto a mi lista de favoritos porque me ha dado muy buena impresión 🙂 En cuanto al tema que tratas en este post escribimos en mi blog hace tiempo un artículo que seguro te interesará «Más allá de la herencia: Epigenética, el legado de Lamarck».
Lo dicho, te sigo leyendo!! 😉
Hola Mike MC! jejeejej gracias por el piropo! espero que te guste y que comentes todo lo que no te parece bien o no entiendes 😉 que así yo también aprendo! Ya había leído tu post sobre la epigenética y Lamarck ¿sabes cómo llegué a él? buscando información sobre Dolly ^_^!
Saludos! yo también estaré pendiente a tus nuevas entradas!
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Felicitaciones por el blog, BioYupi. Muy concreto y sustancioso. Igual, los comentadores son serios y tus respuestas acertadas. Un blog para seguir.