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Los cambios epigenéticos se suceden con rapidez, pero a largo plazo probablemente tienen efectos evolutivos limitados.

Hace escasos días publicábamos en estas misma página un resultado sobre epigenética que parecía interesante. La noticia que viene a continuación viene ampliar ese resultado, así que sería interesante leer ese resultado previo antes de leer este.
Científicos del Instituto Max Planck han realizado un estudio amplio sobre los cambios epigenéticos a lo largo de varias generaciones de plantas. Según sus resultados, aunque estos cambios se suceden con rapidez, probablemente tienen efectos evolutivos limitados a largo plazo.
A lo largo de la última década los científicos han podido aprender que el ambiente puede dejar trazas sobre los genomas de plantas y animales en la forma de modificaciones epigenéticas. Estos científicos se propusieron el estudio en profundidad de estas modificaciones en plantas de Arabidopsis.
Estudiaron cómo de frecuente aparecen estas modificaciones y en qué partes del genoma se producían y desparecían. Encontraron que la frecuencia en la que se dan los cambios epigenéticos es varios órdenes de magnitud mayor la de las mutaciones convencionales del ADN, pero que a la vez duran menos. Además son probablemente menos importantes para la evolución a largo plazo de lo que se había pensado.
Detlef Weigel y su equipo de investigadores se centraron en los cambios epigéneticos más importantes, en concreto los basados en la metilización del ADN.

Variaciones epigenéticas a lo largo de varias generaciones. Fuente: MPI for Developmental Biology.

Para determinar la tasa y distribución de estos cambios por metilización en el genoma, estos biólogos usaron diez líneas de plantas de Arabidopsis. Cada línea fue propagada de manera independiente por autofertilización durante 30 generaciones a partir de una antepasada común. Después compararon los cambios por metilización entre la última generación y la planta original.
Para cada línea se midieron 14 millones de citosinas en busca de metilizaciones. En promedio cada planta tenía 3 millones de estas metilizaciones de citosina. La gran mayoría de ellas eran las mismas en todas las líneas, pero el 6% de ellas había cambiado una vez las líneas se separaron.
Cada línea tuvo 30.000 epimutaciones, lo que hace al ritmo de epimutaciones ser 1000 veces mayor que la tasa de mutaciones convencionales en el ADN.
Con 30.000 epimutaciones en 30 generaciones era de esperar 1000 epimutaciones por generación, pero resulto que en cada generación se producían en realidad tres o cuatro veces más. Estos científicos concluyen que muchas de las epimutaciones no son estables y vuelven a su estado original después de unas pocas generaciones. Por tanto, los cambios por metilización son muchas veces reversibles.
Jörg Hagmann sostiene que como las nuevas epimutaciones no se suelen mantener en el tiempo, sólo cuando la selección gana sobre la reversión la epimutación puede afectar la evolución. Aunque una epimutación que provea de una gran ventaja adaptativa puede ser establecida antes de que se pierda de nuevo, ya que una epimutación no tiene por qué perderse necesariamente en la siguiente generación. Por tanto es posible que las epimutaciones contribuyan a la herencia de ciertos rasgos entre padres e hijos o entre abuelos y nietos.
Otra diferencia entre las mutaciones tradicionales y las epimutaciones es que estas últimas no ocurren al azar, sino que frecuentemente se dan en los mismos lugares del genoma, especialmente en los transposones, que son partes móviles de ADN dentro del genoma. Esto es algo que ya se sospechaba porque se vio que la metilización tenía un mayor impacto sobre los transposones que sobre los genes ordinarios.
Otro hallazgo interesante ha sido que la metilización de largos segmentos del genoma. En cada planta encontraron sólo un promedio de 30 de esas regiones que diferían de las halladas en otras líneas. Este tipo de cambio parece ser tan escaso como las mutaciones tradicionales de ADN. Así que este tipo de diferencias no pueden aparecer rápidamente. Encontraron sólo una región de este tipo que primero perdió sus grupos metilo para recuperarlos en la siguiente generación.
Lo que hace interesante a la epigenética respecto a la salud humana es que algunos de estos cambios epigenéticos pueden ser producidos por factores ambientales. Hay pruebas que indican que la nutrición o la relación entre niños y padres puede dejar trazas en el genoma que pasen a la siguiente generación. La limitada estabilidad de la metilización de ADN implica, sin embargo, que esas diferencias no necesariamente duran para siempre. Esto significa que, afortunadamente, los efectos de una hambruna no duran para siempre y que además estas metilizaciones no suelen ser objeto de selección natural.
Este resultado demuestra además que las diferencias epigenéticas pueden aparecer espontáneamente, sin necesidad que se den cambios drásticos en el ambiente. Después de todo, las condiciones de crecimiento en el invernadero eran comunes y constantes para las diez líneas de plantas.
Se sospecha que las epimutaciones aumentan en el ambiente en el que las plantas crecen de manera natural, que es donde están sometidas a estrés, así que Becker especula con que los cambios epigenéticos, incluso aunque se produzcan un ritmo mayor, tendrían una importancia evolutiva a largo plazo incluso menor.

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Fuentes y referencias:
Nota de prensa.
Artículo original.