Los caracteres adquiridos pueden ser heredados en pequeños fragmentos ARNs. Investigadores de Columbia University Medical Center (CUMC), han encontrado la primera evidencia directa de que un rasgo adquirido se puede heredar sin ningún tipo de participación del ADN. Los hallazgos sugieren que Lamarck, cuya teoría de la evolución fue eclipsada por Darwin, puede ser una hipótesis viable.
El estudio que ha sido publicado en el numero del nueve de diciembre de Cell. Detalla como en los ensayos realizados con gusanos, estos desarrollaron resistencia a un virus cuya inmunidad heredo su progenie en generaciones consecutivas, informó el autor principal Oded Rechavi, científico investigador asociado en Bioquímica y Biofísica Molecular en CUMC. La inmunidad se transfiere en forma de pequeños agentes virales de silenciamiento llamados viRNAs, trabajando de forma independiente del genoma del organismo.
En una primera teoría de la evolución, Jean Baptiste Larmarck (1744-1829) propuso que las especies evolucionan cuando los individuos se adaptan a su entorno y transmiten los rasgos adquiridos a su descendencia. Por ejemplo, las jirafas desarrollaron cuellos alargados largos a medida que se esfuerzan en la obtención de alimentos en los árboles altos, una ventaja adquirida que fue heredada por las generaciones posteriores. En cambio, Charles Darwin (1809-1882) que más adelante formulo la teoría de que las mutaciones sucedían al azar permitiendo a los miembros de una misma especie una ventaja competitiva en su evolución . En el caso de la jirafa, los individuos que pasaron a tener un poco más largos sus cuellos tenían la posibildad de conseguir alimentos y por lo tanto fueron capaces de tener más descendencia. El posterior descubrimiento de la genética hereditaria apoyó la teoría de Darwin, y las ideas de Lamarck se desvanecieron en el olvido.
Sin embargo, algunas evidencias sugieren que los rasgos adquiridos pueden ser heredados. Un ejemplo clásico es el de la hambruna holandesa en la Segunda Guerra Mundial. Las madres hambrientas que dieron a luz durante la hambruna niños eran más susceptibles de padecer obesidad y otros trastornos metabólicos - eran mas propensas de que lo heredaran sus nietos. Los experimentos controlados han mostrado resultados similares, incluyendo un reciente estudio en ratas que demuestra que las dietas ricas en grasas de sus padres obesos, son heredadas por su descendencia femenina.
Sin embargo, la herencia lamarckiana ha sido motivo de controversia, y nadie ha sido capaz de describir un mecanismo biológico plausible, según el director del estudio Oliver Hobert, profesor de Bioquímica y Biofísica Molecular y Howard Hughes, investigador del Instituto CUMC.
El doctor Hobert sospecha que el ARN de interferencia (RNAi) podrían estar involucrado en la herencia de caracteres adquiridos. El ARNi es un proceso natural que las células utilizan para silenciar los genes específicos. Es comúnmente empleado por los organismos para defenderse de los virus y otros parásitos genómicos. RNAi actúa destruyendo ARNm, los mensajeros moleculares que llevan la información codificada de un gen a la proteína. Sin su ARNm, un gen esencialmente se inactiva.
El ARNi se desencadena por duplicado-stranded RNA (dsRNA), que no se encuentra en las células sanas. Cuando las moléculas de ARN de doble cadena (por ejemplo, la de un virus) penetra en una célula, en pequeños fragmentos, que guían la maquinaria celular ARNi para encontrar mRNAs que coincidan con la secuencia genética de los fragmentos. La maquina degrada estos mRNAs, desactivando su efecto en el gen correspondiente.
El RNAi también puede ser producido artificialmente por la administración exógena (externa derivada) dsRNA. Curiosamente, el silenciamiento de genes se produce no sólo en los animales tratados, sino también en su descendencia. Sin embargo, no estaba claro si este efecto se debe a la herencia de ARN o los cambios en el genoma del organismo teniendo alguna relevancia biológica.
Para profundizar en este fenómeno, los investigadores CUMC utilizaron el nemátodo (C. elegans). El gusano tiene una capacidad inusual para luchar contra los virus, lo que lo hace utilizando RNAi.
En el estudio los investigadores infectaron con el virus de lombrices Flock House (el único virus conocido capaz de infectar C. elegans) criando a los gusanos de tal manera que algunos de sus descendientes adquirieron la maquinaria de RNAi. Cuando los descendientes fueron expuestos al virus, todavía eran capaces de defenderse. Los gusanos despues de más de cien generaciones en un periodo de un año conservaron la respuesta inmune.
Los experimentos fueron diseñados para que los gusanos no pudieran haber adquirido la resistencia viral a través de mutaciones genéticas. Los investigadores concluyeron que la capacidad de defenderse de los virus fue "memorizado" en forma de pequeñas moléculas de ARN viral, que heredaron las siguientes generaciones en las células somáticas, no de manera exclusiva a lo largo de la línea germinal.
Según los investigadores del CUMC, la herencia lamarckiana puede proporcionar ventajas adaptativas a un animal. A veces, es beneficioso para el organismo por no tener un gen expresado. La manera clásica, darwinista consiste en una mutación aleatoria, de modo que el gen está silenciado en el resto de las células o en tipos celulares específicos en las generaciones subsiguientes. Mientras esto sucede, obviamente, puede ser mas ventajoso para un organismo transmitiendo la capacidad de silenciar el gen sólo cuando se exponen a una amenaza específica. Este estudio demuestra que esto se puede hacer de una manera totalmente nueva:. a través de la transmisión de la información extracromosómica La belleza de la este enfoque es que es reversible .
Los componentes básicos de la maquinaria de RNAi existen en todo el reino animal, incluidos los seres humanos. Los gusanos tienen un componente extra, dándoles una respuesta mucho más activa a su RNAi. En teoría, si ese componente podría ser incorporado en los seres humanos, entonces tal vez podamos mejorar nuestra inmunidad y incluso la inmunidad de nuestros hijos.
El equipo de CUMC está examinando actualmente si otros rasgos también se heredan a través de pequeños RNAs. En un experimento, se proponen replicar la hambruna holandesa en una placa de Petri. Dejando morir de hambre a los gusanos y ver si, como resultado de la inanición, los pequeños RNAs que se generan lo heredan siguiente generación.
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