El ambiente en el cual vive un animal puede influir en la expresión de genes de sus generaciones posteriores. Según el trabajo “Transgenarational transmissiono of environmental information in C.elegans”, la temperatura induce el cambio en la expresión de un Caenorhabditis elegans heterocromática gene matriz y puede durar por lo menos 14 generaciones.
La herencia se encuentra principalmente en cis con el locus, se produce a través de los ovocitos y el esperma y se asocia con trimetilación alterada de la histona H3 lisina 9 (H3K9me3) antes de la aparición de la transcripción zigótica. El perfil de expresión revela que la expresión inducida por la temperatura a partir de repeticiones reprimidas endógenas que también la pueden heredar varias generaciones. La memoria epigenética duradera del cambio ambiental es por lo tanto posible en este animal.
En la investigación, liderada por Ben Lehner, del Centro de Regulación Genómica, y Tanya Vavouri del Instituto de Investigación contra la Leucemia Josep Carreras y el Instituto de Investigación Germans Trias y Pujol, se utilizaron unos gusanos llamados C. elegans a los que, mediante técnicas de ingeniería genética, introdujeron un chip transgénico, que es una larga cadena de copias repetidas de un gen que codifica para una proteína fluorescente.
Cuando los gusanos se hallaban a 20 ºC, el chip transgénico emitía sólo una pequeña cantidad de proteína fluorescente. Pero al cambiar los animales a un ambiente más cálido (25 ºC), la actividad del chip transgénico se incrementaba de forma significativa, haciendo que los animales emitieran una brillante fluorescencia.
Al volver a los gusanos a su temperatura ambiental habitual y más fría, sus transgenes continuaban activos, lo que sugiere que de alguna manera estaban reteniendo la «memoria» a su previa exposición al calor.
Curiosamente, los niveles altos de actividad se transmitieron a su descendencia y hasta 7 generaciones en adelante. Este fenómeno sucedía incluso cuando los animales de origen sólo habían sido expuestos a altas temperaturas durante un período breve.
El número de generaciones afectadas aumenta considerablemente al exponer los gusanos de las 5 primeras generaciones a 25º C. En estos casos, el efecto fluorescente se mantiene durante, al menos, 14 generaciones.
A pesar de que este fenómeno ya se había observado en otras especies de animales, como la mosca del vinagre, gusanos y mamíferos, incluidos los humanos, el efecto tendía a disiparse al cabo de pocas generaciones. Estos resultados son la muestra más duradera de la preservación de un cambio ambiental en la memoria a lo largo de generaciones nunca observada hasta ahora.
«Los gusanos son efímeros, con una vida corta, así que tal vez el hecho de transmitir la memoria de las condiciones vividas en generaciones previas puede ayudar a sus descendientes a predecir qué ambiente probablemente encontrarán en el futuro,» concluye Vavouri.
Un marcador molecular: la metilación de la histona
Comparando los transgenes que eran menos activos con aquellos que habían sido activados por las temperaturas, los científicos descubrieron diferencias cruciales en un tipo de marcador molecular unido a las proteínas que se encargan de empaquetar el ADN. Este marcador o etiqueta molecular se conoce científicamente como metilación de la histona.
Los transgenes de aquellos animales que siempre se habían mantenido a 20 ºC tenían altos niveles de metilación de la histona, lo que se asocia a silenciar genes. En cambio, los gusanos que se habían expuesto a 25 ºC habían perdido estos marcadores.
Lo más importante es que, estos últimos, todavía mantenían niveles bajos de metilación en la histona cuando se volvían a 20 ºC, lo que sugiere que este mecanismo puede tener un papel importante en el bloqueo de la memoria en los transgenes.
Los investigadores también descubrieron que algunos fragmentos repetitivos del genoma normal de los gusanos, que tienen cierto parecido a los chips transgénicos, también se comportan de la misma manera. Esto sugiere que este es un mecanismo de memoria generalizado no está restringido solo a genes diseñados de forma artificial.