Herencia epigenética: ¿una 'bala de plata' contra el cambio climático?

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espinosos (Gasterosteus aculeatus)

El pez espinoso báltico está adaptado a diferentes condiciones de salinidad

El ritmo actual del cambio climático supera los eventos históricos en 1-2 órdenes de magnitud, lo que dificultará la adaptación de los organismos y ecosistemas. Durante mucho tiempo, se supuso que la adaptación solo era posible mediante cambios en la composición genética: la secuencia de bases del ADN. Recientemente ha aparecido otro nivel de información del ADN, a saber, la epigenética.

Utilizando una especie de pez del Mar Báltico, el espinoso (Gasterosteus aculeatus), un equipo internacional investigó si la epigenética y cómo contribuye a la adaptación. "Nuestro experimento muestra que las modificaciones epigenéticas afectan la adaptación, pero también que los cambios de una generación a la siguiente son más pequeños de lo que se suponía anteriormente", dice la bióloga Dra. Melanie Heckwolf del Centro GEOMAR Helmholtz para la Investigación del Océano Kiel. Es una de las autoras del estudio, que ahora se ha publicado en Science Advances.

Pero, ¿qué distingue los cambios en el ADN de los cambios en la epigenética? "Las personas con ciertos rasgos heredables codificados en el ADN pueden hacer frente al entorno predominante mejor que otros. En promedio, esos individuos pueden hacer frente mejor a su entorno, por lo tanto, sobrevivir más tiempo y producir más descendencia. A la larga, prevalecerán sus características codificadas en el ADN. Este proceso se refiere a la selección natural ", explica la Dra. Britta Meyer de GEOMAR. Sin embargo, la selección requiere tiempo, y el tiempo es escaso ante el rápido cambio climático.

En contraste, los procesos epigenéticos influyen químicamente en la estructura del ADN. Activan o desactivan áreas del genoma que son responsables de ciertos rasgos o respuestas a las condiciones ambientales. Por un lado, los marcadores epigenéticos 'estables', a través de la selección natural, contribuyen a la adaptación de manera similar al ADN mismo. Por otro lado, los marcadores 'inducibles' son aquellos que pueden cambiar durante la vida de un individuo.

En teoría, si esto sucede en los gametos de los padres, sus hijos tienen la ventaja de hacer frente a su entorno. Por lo tanto, muchos científicos esperan que los marcadores inducibles reaccionen particularmente rápido y así garanticen la supervivencia de los organismos ante cambios rápidos.

investigación epigenética de espinosos

Imagen: Caracterización de los perfiles de metilación del ADN (a través de RRBS) y genomas completos [secuenciación del genoma completo (WGS)] de peces de tres poblaciones de espinosas capturadas en la naturaleza y espinosos adaptados localmente a 6 (azul; n = 15), 20 (verde; n = 16) y 33 (amarillo; n = 15) PSU.

Los grupos de investigación del Prof. Dr. Thorsten Reusch (GEOMAR, Alemania) y el Dr. Christophe Eizaguirre (Universidad Queen Mary de Londres, Reino Unido) han investigado si estos marcadores estables e inducibles contribuyen a la adaptación y de qué manera. Utilizan el pez espinoso báltico porque actualmente está adaptado a diferentes condiciones de salinidad que van desde agua salada hasta agua dulce. Además, el Mar Báltico es un laboratorio natural para la investigación del cambio climático porque allí los efectos del cambio climático ya son evidentes.

"Para comprender cómo responden los peces a las consecuencias del cambio climático, recolectamos poblaciones de espinosos de diferentes regiones del Norte y del Mar Báltico con diferentes niveles de salinidad", explica el Dr. Meyer. El equipo descubrió que las diferentes poblaciones diferían en su composición genética y epigenética y también tenían diferentes tolerancias a los cambios en la salinidad.

En un experimento que involucró a dos generaciones de espinosos, el equipo también pudo demostrar que los marcadores inducibles mejoran la respuesta de la segunda generación al cambio ambiental, aunque en menor medida de lo que se suponía inicialmente.

En general, el estudio muestra que los organismos eventualmente alcanzarán sus límites para responder al cambio climático, incluso con modos de adaptación epigenéticos. "Tenemos que tener cuidado de no sobreinterpretar este emocionante pero poco entendido campo de investigación en epigenética como una bala de plata contra el cambio climático para todas las especies", dice Melanie Heckwolf.

"El cambio climático es uno de los mayores desafíos para las especies y los ecosistemas, y los mecanismos naturales disponibles para que respondan las especies pueden no ser suficientes si el cambio climático sigue siendo tan fuerte y rápido".

Artículo científico: Two different epigenetic information channels in wild three-spined sticklebacks are involved in salinity adaptation

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