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  • Abril 2019Nº 511
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Evolución

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La herencia más allá del ADN

Factores no genéticos que se transmiten de generación en generación.

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EXTENDED HEREDITY
A NEW UNDERSTANDING OF INHERITANCE AND EVOLUTION
Russell Bonduriansky y Troy Day
Princeton University Press, 2018

Entre las ciencias empíricas, la biología se caracteriza por la ausencia de leyes en sentido estricto. Por más que Francis Crick hablara del dogma central de la disciplina, el que establecía la secuencia de pasos del ADN a la síntesis proteica mediante transcripción en ARN, no hay afirmación general en su ámbito que no tenga su excepción. Los propios conceptos fundamentales resultan muy maleables. Pensemos en la noción capital de especie. Se daba por supuesto que, en los organismos superiores, no digamos ya en los primates, existía una barrera infranqueable: la reproducción cruzada entre dos especies distintas con progenie viable. Sin embargo, en el verano de 2018, la paleogenética descubrió un descendiente de la hibridación de un padre denisovano y una madre neandertal. Otro aserto que, por incuestionable, ha cristalizado en los libros de texto declara la imposibilidad de la herencia de los caracteres adquiridos. La ciencia habría refutado la tesis lamarckista y solo los genes se transmitirían de padres a hijos, de generación en generación.

El gen es un segmento de ADN, componente central de la maquinaria celular que regula los procesos fisiológicos y la respuesta del interior celular o de un organismo multicelular, desde el desarrollo juvenil hasta el estado adulto, el envejecimiento y la muerte. Para apreciar el papel único de nuestros genes, importa reseñar tres atributos cruciales del ADN. En primer lugar, la estabilidad de la molécula, como se refleja en los restos fósiles conservados en huesos o en tejidos blandos de animales desaparecidos. En segundo lugar, su estructura bicatenaria, que permite su replicación con suma fidelidad y facilitando que los genes pasen inalterados de los progenitores a la descendencia. En tercer lugar, su capacidad para almacenar cantidades ingentes de información. Tales propiedades no son igualadas por otros factores.

En el siglo XIX, August Weismann cortó el rabo de ratones y observó que tal reducción no pasaba a la descendencia: las crías nacían con el apéndice. El experimento se convirtió en canónico del rechazo de la herencia de los rasgos sobrevenidos. (Sin embargo, si hubiera eliminado el «diente» de la ameba Difflugia corona, habría encontrado una herencia fiable de la desfiguración. El experimento de la ameba fue realizado por Herbert Jennings en 1937, pero por entonces la investigación sobre la herencia no genética había quedado marginada.) Quedó asentada la idea de que solo los genes mediaban la transmisión de información biológica a lo largo de las generaciones y que, por tanto, aportaban la materia prima para la selección natural.

La investigación reciente ha ido multiplicando, sin embargo, los ejemplos de herencia no genética. A eso justamente está dedicado Extended heredity, en el que Russell Bonduriansky y Troy Day describen una herencia constituida por más de un canal de transmisión de información a través de generaciones. No es el primer libro sobre la cuestión. Abrieron surco, entre otros, los textos de Eva Jablonka y Marion Lamb Epigenetic inheritance and evolution (1995) y Evolution in four dimensions (2006).

El reconocimiento de la dimensión no genética de la herencia aporta nuevas perspectivas sobre el mecanismo de operación de la evolución. Lo mismo que los genes, los factores no genéticos hereditarios acarrean información biológica a través de las generaciones, confieren semejanza entre progenitores y descendencia e inciden en el curso de la evolución. Entre los mecanismos de herencia correspondería al ADN ser el portador primario de la información en el organismo, así como el medio principal para la transmisión de la información de padres a hijos, aunque no el único. Además de los alelos genéticos que especifican las secuencias de aminoácidos de las cadenas peptídicas y codifican instrucciones reguladoras, los organismos transmitirían factores no genéticos que especificarían la estructura celular y la polaridad, aspectos del epigenoma, la conducta y otros rasgos destacables.

Es decir, habría una herencia genética, transmisora de secuencias de ADN en el genoma nuclear que procede de padres a hijos en la concepción, y una herencia no genética, que abarca la transmisión de otros factores (epigenéticos, citoplasmáticos, estructurales, simbióticos, ambientales y conductuales) y que procede de padres a hijos en la concepción o durante el desarrollo subsiguiente. La herencia extendida abarca el conjunto de mecanismos de herencia genética y no genética.

Ese concepto extendido de herencia representa una ruptura con el pasado. Mientras que los biólogos del siglo XX contemplaban la transmisión de genes como el único mecanismo de herencia, la herencia extendida implica la existencia de múltiples mecanismos que operan en paralelo, varían en propiedades importantes (tales como la estabilidad y el potencial para la inducción por el entorno) y se encuentran representados de manera muy distinta en organismos unicelulares, plantas y animales. La herencia extendida no se limita a añadir otros canales; canales diferentes acarrean distintos tipos de información. Por ejemplo, mientras que la herencia genética implica una transmisión aleatoria de factores que usualmente no pueden ser modificados por el entorno, la herencia no genética implica la transmisión de factores que a menudo responden a las condiciones del medio.

En muchos casos, la transmisión de caracteres de padres a hijos por vía distinta de los genes desempeña incluso un papel adaptativo, similar al de la plasticidad génica, de ahí su denominación de «efectos parentales adaptativos». Los propios factores ambientales pueden dotar a los individuos de una propensión a transmitir rasgos que ellos mismos no expresan. Por ejemplo, fumar es peligroso para la madre y para el hijo que lleva en su seno, pero los efectos que provoca difieren: en la mujer fumadora se desarrollan una serie de afecciones respiratorias, circulatorias, etcétera, en tanto que los embriones expuestos a la nicotina in utero pueden sufrir la reprogramación de determinados genes, con la consiguiente pérdida de peso al nacer y mayor riesgo de trastornos de la conducta. Unos efectos que pocos dudarían en alinear con las mutaciones génicas de la línea germinal.

Sin embargo, los factores no genéticos difieren de los genéticos en que son menos estables, más mudables, en el transcurso de las generaciones. Por botón de muestra, en muchos mamíferos, los gustos adquiridos de un tipo particular de alimento pueden transmitirse de madre a hijo, ya sea por aprendizaje, ya sea por vía fetal (exposición a sustancias derivadas del alimento que pasan de la sangre materna a la fetal a través de la placenta). Sin embargo, la transmisión se ciñe probablemente a una sola generación.

Algunos restringen la herencia no genética a la epigenética, pero esta no es más que la punta del iceberg. En los últimos años, el término epigenética ha derivado hacia un significado algo distinto del que le concedió en los años cuarenta Conrad Waddington: la interacción entre genes y entorno que daba lugar al fenotipo. Ahora designa los efectos de determinados tipos de moléculas, en particular, grupos metilo, histonas y ARN, que interactúan con el ADN y condicionan el momento, el lugar y el modo en que deben expresarse los genes [véase «Epigenética: La herencia más allá de los genes», colección Temas de IyC n.o 81, 2015]. La herencia no genética incluye efectos parentales adaptativos, el aprendizaje social en los animales, el microbioma heredado y la herencia estructural de eucariotas unicelulares. Estos factores desempeñan funciones importantes, incluida la predicción de respuestas adaptativas, el descubrimiento de picos de eficacia biológica y la predicción de cambios genéticos.

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