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La genética de los padres y el cerebro
( Publicado en Revista Creces, Octubre 1997 )
Hasta hace poco tiempo se pensaba que los genes provenientes del padre o de
la madre, tenían igual valor para la expresión en el hijo. Ahora se sabe que
hay genes que predominan, ya sea del padre o de la madre. Mas aun, pareciera
que los genes de la madre favorecen el desarrollo de la inteligencia, mientras
que los del padre predominan en las emociones y los instintos.
Cuentan que una hermosa actriz se acercó una vez a George Bernard Shaw y le dijo:
"Si nosotros nos uniéramos y tuviéramos un hijo seria muy notable, ya que se uniría mi
belleza a su talento". Bernard Shaw, denegó la oferta por ser muy riesgosa y contestó
en forma muy irónica: "podría heredar mi físico y su inteligencia". Sin duda que la
respuesta fue vanidosa, pero a la luz de las experiencias actuales parece que tenía
mucha razón. Trabajos recientes en ratas, sugieren que los genes de la madre juegan
un rol predominante en el desarrollo de la parte del cerebro relacionado con la
inteligencia. En cambio los genes del padre predominantemente se expresan en los
aspectos emocionales e instintivos.
Si los hallazgos relatados en ratas se extrapolan a los seres humanos, quiere decir que
las mujeres que solicitan espermios de un Premio Nobel para un embarazo in vitro y así
tener un hijo muy inteligente, cometen un error. Del mismo modo que los hombres que
desean tener hijos inteligentes, cometen también un error al seleccionar a sus esposas
por su aspecto físico y no por su inteligencia.
En cada una de nuestras células los genes están por pares, uno de parte de la madre y
el otro por parte del padre. Sin embargo la expresión de ellos, no siempre es
proporcional. El hecho es que hay genes que producen una "impresión" (imprinted)
preponderante. Es decir, de cada par de genes se expresa preponderantemente el gene
"impresor", que puede provenir del padre o de la madre, mientras que su homólogo
permanece silencioso. Es así como en el hijo, predominan unos sobre otros. Algunos
genes impresores se expresan sólo si vienen de la madre, estando en cambio silente el
homólogo que proviene del padre. Otros genes impresores, operan en la forma opuesta
y se expresan sólo si provienen del padre.
Genes impresores
La existencia de genes impresores, se demostró por primera vez, en forma inequívoca
en el año 1984. Para la genética clásica, esto era muy difícil de aceptar, ya que el
dogma era que ambos genes de cada par se combinaban al expresarse en el hijo. Sin
embargo, en el año 1990 se pudo identificar en ratas y en humanos el primer gen
impresor. Se trataba de un gen de hormona de crecimiento, llamado "Factor-II
semejante a la insulina".
Desde entonces los investigadores han identificado otros 15 genes impresores, tanto en
ratas como en el hombre. Todo hace predecir que la existencia de estos genes pueden
ser muchos más, tal vez cientos de los 80 mil que conforman el génoma humano.
Alguno de estos genes impresores pueden estar silenciosos durante un tiempo del
desarrollo, o solo actuar coma impresores en algunos tejidos. Otros pueden producir
una gama de productos diferentes, pero sólo algunos son afectados por el impresor.
También se han descrito situaciones que genes impresores funcionan mal,
traduciéndose esto en una variedad de enfermedades, que van de la obesidad
hereditaria al cáncer en los niños.
Pero aún más sorprendentes han sido los hallazgos de que estos genes impresores,
pueden jugar un rol determinante en el desarrollo del cerebro (New Scientist, 1997).
Eric Kaverne y Azin Surani, investigadores de la Universidad de Cambridge, que fueron
los primeros que llamaron la atención sobre estos genes en el año 1984, ahora han
presentado evidencias en ratas de que los genes impresores, provenientes de la madre
tienen que ver con los centros cerebrales del pensamiento y ejecutivos, mientras que
los genes provenientes del padre, están preponderantemente relacionados con los
centros cerebrales de las emociones.
La historia comenzó en 1984 cuando Surani y sus colaboradores lograron producir
embriones de ratas en que se silenciaban los genes paternos o sólo los genes
maternos. La idea que tenían en mente, era averiguar por qué los mamíferos no se
podían reproducir partogeneticamente, es decir, a partir sólo de un huevo fertilizado,
que es la forma en que otros animales lo hacen. Sin embargo, terminaron demostrando
la existencia de genes impresores. Para crear embriones androgénicos (que tuvieran
sólo genes paternos), transfirieron el DNA de dos espermios en un óvulo, al que
previamente se le había extraído su DNA. A su vez, para crear un embrión ginogenético
(que tuviera sólo genes femeninos), unieron los cromosomas de dos huevos no
fertilizados.
Teóricamente estos embriones debieran desarrollarse, ya que tenían el número
correcto de genes y cromosomas. Sin embargo, cuando fueron transferidos al útero de
una madre subrogante, los embriones murieron después de unos pocos días. Los
embriones androgénicos murieron porque ciertos genes vitales no se expresaban a
partir de ninguna de las dos copias. A su vez los embriones ginogenéticos también
fallecieron, porque otros genes vitales tampoco se expresaron al provenir ambos del
genera femenino.
Surani continuó las investigaciones hasta demostrar que los genes impresores
esenciales para el desarrollo del embrión, se expresan sólo cuando provienen de la
madre, mientras que los genes impresores provenientes del padre eran esenciales para
el desarrollo del tejido que iba a llegar a constituir la placenta. Esta era la razón del por
qué los mamíferos no se pueden reproducir por partonogénesis.
Los genes impresores y el desarrollo cerebral
Con estos resultados Surani pensó que si los genes impresores jugaban estos roles tan
vitales durante el desarrollo embrionario, posiblemente también lo jugaban en el
desarrollo posterior, y quizás también en el desarrollo del cerebro. El problema era
cómo probarlo, ya que los embriones que tenían sólo los genes del padre o de la
madre, fallecían prematuramente.
Para continuar adelante tuvieron una ingeniosa idea. Observaron que los embriones de
la rata podían sobrevivir hasta su término en el útero de la madre subrogante, si por lo
menos la mitad de sus células eran embriogénicamente normales.
El resto de las células embrionarias podían ser modificadas de modo que tuvieran los
genes sólo del padre o de la madre. Es decir, cuando el embrión tenia aún pocas
células, podían injertarle células androgenéticas o ginecogenéticas, creando así una
quimera. No importaba la relación precisa entre células normales y quiméricas, lo
importante era ver que sucedía cuando el embrión llegaba a ser un feto completo.
El resultado era una mezcla de células, pero permitía que las células quiméricas
vivieran hasta el término (tres meses de la rata). Encontraron que los embriones con
células que contenían una cantidad extra de genes maternos, resultaban con una
cabeza y un cerebro grande y con un cuerpo pequeño. Por el contrario, los embriones
con células con genes extras paternos, tenían cuerpos grandes, pero cerebros
pequeños (las ratas eran evidentemente anormales y no vivían mucho).
Sus investigadores continuaron tratando de pesquisar en qué parte del cerebro se
ubicaban los dos diferentes tipos de células quiméricas. Para ello a cada tipo de célula
quimérica se le agrego un marcador que permitía individualizarlas mediante la
observación microscópica. En esta forma podían identificar en cortes histológicos del
cerebro, la ubicación de las células que tenían sólo genes de origen materno o paterno.
Un cuento de dos cerebros
Durante los primeros períodos del desarrollo embrionario, las células quiméricas
estaban ubicadas en cualquier parte del tejido cerebral. Pero en la medida que este iba
madurando hasta llegar al desarrollo completo, las células que tenían sólo genes
paternos se acumulaban en claustros en la zona emocional del cerebro: el hipotálamo,
las amígdalas, la zona pre-óptica y el septum. Estas son las partes del sistema límbico
que es importante en el comportamiento para la sobrevivencia, como son los instintos
sexuales, los instintos de agresión y la comida. En cambio no encontraron ninguna de
estas células en la zona "ejecutiva" del cerebro, que corresponde a la corteza cerebral
donde están las funciones avanzadas del cerebro, como son la memoria, el
pensamiento consciente y un área por debajo, llamada "striatum" que inicia y controla
los movimientos finos.
Exactamente lo opuesto sucedía en los embriones que tenían células quiméricas con la
sobrecarga de genes femeninos. En ellos las células que contenían sólo genes
maternos, no aparecían en el cerebro emocional. En cambio selectivamente se
acumulaban en la región "ejecutiva" del cerebro. En la medida que los embriones se
desarrollaban, estas células proliferaban y sus cerebros tenían más y más células con
genes paternos o maternos en sus sitios favoritos (ver figura). Las células que por error
no estaban en sus sitios correspondientes, eran espontáneamente eliminadas.
Es obvio que para que un cerebro se forme, se necesitan que actúen coordinadamente
cientos o miles de genes no impresores, tanto los de origen paterno como los de origen
materno. El proceso se completa con los genes, que silencian genes de uno u otro
origen, según vaya requiriendo el equilibrio del desarrollo cerebral.
Si esto mismo sucede en los seres humanos, habría que concluir que los genes
maternos contribuyen preponderantemente al desarrollo de la parte del cerebro que la
sociedad estima como más valiosa: la corteza cerebral. En los humanos la corteza es
responsable de las altamente sofisticadas capacidades intelectuales, como el lenguaje y
la capacidad de planificación a futuro. La corteza es excepcionalmente grande en los
humanos y en nuestros parientes cercanos, los primates. Por otra parte, los genes
paternos contribuirían prioritariamente a la formación del cerebro "primitivo". Las áreas
que regulan el comportamiento instintivo, como son la alimentación, la lucha y la
reproducción.
Se conocen por lo menos dos enfermedades que son debidas a defectos de genes
impresores, lo que nos provee de evidencias circunstanciales que verdaderamente los
genes impresores afectan también al desarrollo del cerebro humano, en la misma
forma que lo hacen en las ratas.
Una de estas enfermedades es el síndrome de Angelman, que se produce cuando falta
un gen impresor de la madre en el cromosoma 15. En este caso el gen del padre es
silencioso, por lo que está sólo activo el gen incorrecto de la madre. Como resultado se
produce una deficiencia mental, movimientos en sacudida y dificultades para hablar,
todo lo cual depende de la corteza y el estriatum.
La segunda enfermedad es el síndrome de PraderWilli, que se caracteriza por
alteraciones cerebrales que produce gran apetito, obesidad y un temperamento plácido,
además de incapacidad sexual. Todo este proceso está normalmente bajo el control del
cerebro primitivo. En este caso son los genes impresores provenientes de el padre los
defectuosos. También en este caso el gen silencioso está en el cromosoma 15.
Según Wolf Reily que ha trabajado en genes impresores en Brebahan Institute, cerca
de Cambridge, estas dos enfermedades constituyen sólo la punta del iceberg, y es muy
probable que muchos trastornos psiquiátricos tengan también sus bases en alteraciones
de estos genes impresores. Es algo que investigaciones venideras podrán aclarar.
El silencio de los genes
"Un gene impresor se comporta en forma diferente dependiendo que sea heredado de
la madre o del padre. Pareciera ser que en el espermio o el óvulo uno de estos genes
homólogos es anulado, y en este proceso la metilación es importante. El DNA es
silenciado cuando es enclaustrado por una pequeña molécula llamada "grupo metilo",
que a su vez es agregado por una enzima que está en el espermio y también en el
óvulo (metilación).
Esta metilación afecta a genes de cualquier cromosoma y es completamente reversible,
como si hubiera un swith de on y off. En algún punto del ciclo de cada mamífero, el
DNA es limpiado de esta impresión, favoreciendo el camino para nuevas impresiones,
que ocurren probablemente al final de las etapas de maduración del espermio o del
óvulo".
Artículo extraído de CRECES EDUCACIÓN - www.creces.cl