Todo está en los genes, ¿O no?
Aunque se ha avanzado mucho en los últimos años en el campo de la genética, todavía hay muchas incógnitas para descubrir. En ese sentido llega con fuerza la epigenética, para explicarnos cómo el ambiente puede alterar el ADN de las plantas sin llegar a modificar su estructura.
El auge de la genética
Hoy en día los progresos en tecnología están suponiendo muchos avances en casi todos los campos de la ciencia. Sin embargo, si hay uno en el que se ven reflejados exponencialmente los conocimientos adquiridos recientemente es el campo de la genética.
Si bien hace una década estábamos en pleno auge de conocimientos genéticos gracias a tecnologías punteras que nos permitían secuenciar ADN en poco tiempo, como la PCR, ahora con la técnica de CRISPR se han superado nuevas barreras del conocimiento impensables en aquella época.
Aún así, es momento de ir un poco más allá y abrir nuevos campos de estudio. Es ahí donde entra la epigenética para intentar entender algunos procesos que ocurren en los organismos que no pueden ser explicados a través de la genética clásica propiamente dicha. Hablamos de cambios heredables en el ADN y las histonas, que no cambian la secuencia de nucleótidos pero sí la condensación y estructura de la cromatina.
Aunque el significado de estas modificaciones aún no ha sido comprendido por completo, la acetilación y metilación de los residuos de lisina de dichas histonas son marcas moduladoras clave para la expresión o no de los genes.
En el caso de las especies vegetales podemos encontrar marcas epigenéticas que afectan a diferentes procesos vitales, como puede ser la floración o la respuesta defensiva a patógenos no virales, y que están en el punto de mira de los estudios más recientes.
Influencia del ambiente en la floración y respuesta defensiva de las plantas
Uno de los casos mejor conocidos de control epigenético en respuesta a cambios ambientales está relacionado con el papel del frío en la floración. La clave de este ajuste reside en un mecanismo conocido como vernalización, el cual hace referencia a la cantidad mínima de horas de frío necesarias para que se produzca la apertura floral.
El control epigenético de este proceso se basa en el silenciamiento progresivo y estable a lo largo del invierno de un gen denominado FLC, (FLOWERING LOCUS C) el cual es un represor de la floración. Por tanto, al llegar la primavera este gen está completamente silenciado y permite la floración y la formación de frutos.
Sin embargo, este gen vuelve a activarse en los embriones contenidos en las semillas y así asegura que la descendencia pueda experimentar a su debido tiempo la vernalización.
En cuanto a la respuesta defensiva de las plantas, otros estudios han revelado que la exposición a estrés provoca metilaciones y desmetilaciones de DNA que regulan los genes necesarios para que se active. Normalmente se encuentran metilados y por lo tanto inactivos, pero cuando se ven en peligro son activados mediante la enzima DNA-desmetilasa ROS1 (REPRESSOR OF SILENCING 1). Por ejemplo, existen especies vegetales que producen sustancias tóxicas como defensa química al ser amenazadas por un organismo parásito.
Herencia de las modificaciones epigenéticas
La mayoría de estos cambios epigenéticos inducidos por el ambiente son transitorios y acaban siendo eliminados. Sin embargo, algunas pueden persistir en los gametos y transmitirse a la descendencia.
En plantas suele ser más frecuente que en animales, debido a que éstas desarrollan sus gametos a partir de células somáticas en la etapa adulta, lo que podría facilitar que estos cambios epigenéticos se transmitieran a la descendencia.
También se ha comprobado que hay trasmisión de lo que podríamos llamar memoria de estrés en el mundo vegetal, aunque se ha puesto en duda que esto signifique una ventaja adaptativa, ya que obtener los genes de defensa pre-activados supondría un coste energético muy alto si el estrés no volviera a repetirse en esa generación. Es decir, las especies vegetales se estarían viendo obligadas a defenderse de algo que aún no las ha amenazado.
Por lo tanto, como hemos visto en estos ejemplos, la epigenética está emergiendo como un posible mecanismo de regulación genética influida por el ambiente. Seguramente estemos ante la explicación de muchos procesos aún sin comprender del mundo genético y, con ello, se consigan grandes avances en campos como la medicina y la producción de fármacos.
