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El epigenoma: la nueva pesadilla para el evolucionismo

El epigenoma se presenta como la más reciente pesadilla para los evolucionistas —y como el más reciente icono del diseño inteligente.

Ya a comienzos de los años 50, el genoma codificado en el ADN hubiera podido ser el golpe mortal para la tesis darwinista. Su código digital, fielmente copiado y reproducido por una multitud de máquinas moleculares, no era la clase de sofisticación que esperaba la teoría darwinista, ni que parecía tener la capacidad de explicar.

Sin embargo, con un hábil juego de piernas y una buena cantidad de cortinas de humo retóricas se ha conseguido mantener la teoría a la defensiva frente a las tesis del diseño inteligente durante sesenta años.

Ahora entra en escena el epigenoma, con sus códigos sobre códigos sobre códigos.

Recientemente, el doctor Richard Sternberg, miembro correspondiente del Instituto Discovery, ha concentrado sus investigaciones en este tema, y, como lo describía Casey Luskin hace pocos días, es también el tema de un nuevo libro basado en la obra de Sternberg, escrito por Tom Woodward y James Gills, The Mysterious Epigenome: What Lies Beyond DNA [El misterioso epigenoma — el panorama más allá del ADN ].

Cuando todo va mal, ¡a sacar pecho! Tres biólogos de Harvard, Ben Hunter, Jesse D. Hollister y Kirsten Bomblies, intentan enfrentarse a este nuevo y abrumador reto con un ensayo en Current Biology, «Epigenetic Inheritance: What News for Evolution? [La herencia epigenética: ¿Qué novedades hay para la evolución?

Hoy por hoy el epigenoma no tiene unos contornos claramente definidos. «Epigenética» puede referirse a cualquier condición heredable más allá del ADN. Los científicos saben ahora que la expresión génica está controlada por numerosos mecanismos, incluyendo las etiquetas de histonas (a veces designadas como «código de histonas»), el «código cigótico», diversos tipos de ARNs pequeños, splicing (o empalme) alternativo, modificaciones previas o posteriores a las transcripciones, y toda una multitud de factores de transcripción. El viejo «dogma central» de que la información fluye del gen a la proteína hace ya tiempo que murió, pero queda mucho por aprender. ¿Cómo influye el medio ambiente sobre los marcadores epigenéticos? ¿Cómo se transmiten, y qué estabilidad tienen? ¿Cómo afectan los «epialelos» (un neologismo que extiende el concepto mendeliano de genes emparejados) al fenotipo?

Una molécula de histona, que junto con otras proteínas no histónicas y el ADN forma la cromatina en el núcleo. Su interacción con el sistema de transcripción del ADN lleva a modificaciones en la expresión del genoma y a variaciones en la expresión fenotípicas, sin por ello alterar la secuencia del ADN. Estas interacciones epigenéticas, que comportan un hipercódigo para regular la expresión del código genético, constituyen otro ejemplo de la complejidad irreducible en múltiples niveles. Imagen cortesía de EMW

Las marcas epigenéticas como la metilación de la citosina o las modificaciones con histonas pueden ser muy dinámicas y pueden alterar la expresión genética en respuesta a señales de entrada procedentes del medio o del desarrollo sin que comporten cambios en la secuencia de ADN; en algunos casos, los cambios epigenéticos pueden ser heredables mediante la meiosis.

Esto ha espoleado el interés —y unos encendidos debates— acerca de si la variación epigenética puede participar de manera significativa en la evolución adaptativa. Se ha hecho hincapié en la necesidad de considerar de manera formal los epialelos en la genética de poblaciones y en la teoría de la evolución ... sin embargo, se necesitan más datos empíricos para definir los parámetros de modelos y evaluar los efectos reales de la variación epigenética sobre fenotipos adaptativos.

Hoy por hoy, sólo un par de estudios transgeneracionales realizados sobre la planta de laboratorio Arabidopsis thaliana proporcionan datos detallados sobre la herencia a largo plazo de las marcas epigenéticas. Desvelan que algunas marcas son dinámicas, y otras estáticas, y que los marcadores estáticos tienden a residir en las regiones no codificantes del ADN.

Parece haber «puntos calientes» para el cambio epigenético. Algunos marcadores pueden revertir al estado anterior; otros parecen ser metaestables. Sin una clara percepción de la amenaza (sólo el eco de los pasos que se aproximan), el equipo de Harvard decidió emprender un pensamiento positivo. Quizá se trate de algo sobre lo que puedan echar el argumento de «basura epigenética».

Se ha sabido por cierto tiempo que los epialelos en algunos sitios son «metaestables» y que pueden cambiar espectacularmente a lo largo de las generaciones. Esta inestabilidad sugiere que es improbable que epialelos alternativos puedan contribuir de manera apreciable a un cambio evolutivo estable.

Si bien la inestabilidad va en contra de la idea de que los epialelos individuales vayan a contribuir a una evolución adaptativa a largo plazo, esto plantea la pregunta de por qué en primer lugar hay una variación entre los loci en la estabilidad epigenética. Como Richards ha indicado, una posibilidad es que los epialelos inestables son realmente sólo un «desorden genómico» que se reinicializa con el paso de las generaciones. Por otra parte, tal variación podría ser también parte de un sistema plástico de reacción al medio, o, si la selección puede estabilizar estados epigenéticos, entonces deviene un fondo permanente de epialelos adaptativos potencialmente heredables.

Una posible explicación particularmente interesante cuando consideramos la función que la variación epigenética puede desempeñar en la evolución a largo plazo es que lo que está bajo selección es la propensión a variar, en lugar de ningún estado alélico determinado. Las simulaciones han expuesto que la variación y plasticidad fenotípicas generadas por la inestabilidad epigenética pueden ser beneficiosas en medios variables, y que por ello la inestabilidad misma puede ser un objetivo de la selección.

Sin datos que vinculen unas «epimutaciones» sin guía y sin dirección con una aptitud fenotípica, estas esperanzas equivalen a poco más que a silbar al pasar por un pasillo oscuro. Si la historia nos indica algo, los evolucionistas tendrán tanto éxito en conseguir los datos que necesitan como el que han tenido en vincular las mutaciones genéticas con la aptitud fenotípica.

Al llegar a este punto, los evolucionistas no saben qué instinto humano seguir: luchar o huir. Lo que se ve en sus caras es curiosidad más bien que pavor.

La obtención de cifras realistas para parámetros como la estabilidad de los alelos, los ritmos de epimutaciones y las tasas de reversión es crítica para incorporar la epigenética en la teoría de la evolución. Estudios como el reciente sobre la acumulación de variación en Arabidopsis thaliana proporcionan estos vitales datos empíricos.

Para seguir adelante, necesitamos métodos para evaluar si las marcas epigenéticas evolucionan de forma neutral o bajo selección. ¿Cómo cuantificamos la selección sobre patrones de metilación u otras marcas epigenéticas? ¿Cuál es la expectativa neutral? Cuando observamos divergencia en metilación, ¿cómo podemos evaluar si tal cosa sucedió bajo selección o por «ruido» aleatorio o por plasticidad en el sistema de regulación? La posesión de un cuerpo formal de teoría evolutiva que incorpore la epigenética, así como el desarrollo de una cuantificación más clara de la conexión entre variación epigenética y los fenotipos nos permitirá preguntar de modo más riguroso si o de qué modo la epigenética juega un papel importante en la evolución adaptativa. Esta área promete unas interesantes nuevas perspectivas en el estudio de la evolución.

Hacemos una pausa en este épico drama justo antes que el mago, enfrentándose al Balrog que los persigue, grita a sus compañeros: «¡Huid! Es un enemigo muy superior a cualquiera de vosotros. Yo le cerraré el paso en esta angostura. ¡Huid!»

Publicación Original: 

Evolution News - The Epigenome: Evolution's Newest Nightmare - February 13, 2012 4:57 PM

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