Variaciones genéticas en poblaciones humanas y epigenética
En un liceo de Montevideo hay gurises de familias muy distintas: descendientes de inmigrantes italianos y españoles, de afrodescendientes, de indígenas charrúas y guaraníes, y de muchas mezclas. Todos son Homo sapiens, y sin embargo no hay dos iguales. ¿De dónde sale esa diversidad? ¿Alcanza el ADN para explicarla, o el ambiente también «escribe» sobre los genes? Vamos a responder las dos preguntas.
Variación genética: de dónde sale y cómo se reparte
Dos personas cualesquiera comparten alrededor del 99,9 % de su ADN. Ese 0,1 % restante es la variación genética: diferencias en la secuencia de nucleótidos entre individuos de una misma especie.
Muchas variaciones no se notan. Otras cambian un rasgo visible (color de piel) o fisiológico (tolerancia a la lactosa, resistencia a una enfermedad). Si un alelo ayuda a sobrevivir y reproducirse en cierto ambiente, la selección natural hace que se haga más frecuente en esa población con las generaciones.
La figura resume un resultado clave de la genética de poblaciones: la mayor parte de la variación está dentro de cada población y solo una fracción pequeña entre poblaciones. Por eso dos personas de la misma región pueden diferir más entre sí que con alguien de otro continente.
Explicá qué es una variación genética y mencioná dos ejemplos de rasgos humanos que varían entre poblaciones (por ejemplo, el color de la piel).
Explicá qué es una variación genética y mencioná dos ejemplos de rasgos humanos que varían entre poblaciones (por ejemplo, el color de la piel).
Adaptaciones: piel, altitud y enfermedades
Cuando una variación da ventaja en un ambiente concreto, la selección natural la extiende. Veamos tres casos.
Color de piel y radiación ultravioleta
La melanina es el pigmento que oscurece la piel. Dos fuerzas opuestas actúan sobre ella:
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Protección del ADN: la radiación ultravioleta (UV) daña el ADN de las células de la piel y destruye el ácido fólico. Cerca del ecuador la UV es intensa, y la piel muy pigmentada protege.
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Vitamina D: la piel la sintetiza con ayuda de la UV. En latitudes altas llega poca UV, y una piel menos pigmentada deja pasar la suficiente para producirla (hace falta para los huesos).
El resultado es un gradiente: el color de piel varía de forma continua con la latitud y la UV de la región donde vivieron las poblaciones durante miles de años. Es una adaptación al ambiente, no una frontera entre «razas».
Altitud
A más de 3.000 m el aire tiene menos oxígeno disponible (hipoxia). Los pueblos que viven hace miles de años en los Andes o el Himalaya muestran variantes genéticas que les permiten funcionar con poco oxígeno. Las variantes favorables aparecieron por mutación; quienes las tenían sobrevivían y tenían más hijos, y con las generaciones esos alelos se hicieron comunes.
Resistencia a enfermedades: la ventaja del heterocigota
El alelo de la anemia falciforme (hemoglobina S) en homocigosis causa una enfermedad grave. Pero la persona heterocigota (un alelo normal y uno S) casi no tiene síntomas y resiste mejor la malaria. Donde la malaria es frecuente, ser heterocigota es la mejor opción: se transmite el alelo S aunque algunos hijos homocigotas enfermen. A esto se le llama ventaja del heterocigota y mantiene el alelo en frecuencias altas.
| Genotipo | Anemia | Malaria |
|---|---|---|
| AA | no | más vulnerable |
| AS | casi no | más resistente |
| SS | grave | resistente, pero la anemia pesa más |
Si la malaria desapareciera, la ventaja del heterocigota se perdería: el alelo S solo causaría perjuicio y su frecuencia tendería a bajar con las generaciones.
La piel de las poblaciones que históricamente vivieron cerca del ecuador suele ser más pigmentada que la de poblaciones de latitudes altas. Relacioná este patrón con la…
La piel de las poblaciones que históricamente vivieron cerca del ecuador suele ser más pigmentada que la de poblaciones de latitudes altas. Relacioná este patrón con la radiación ultravioleta, la protección frente al daño del ADN y la síntesis de vitamina D, y explicá por qué se considera una adaptación y no una característica «racial» que justifique clasificar a las personas.
Algunas poblaciones que viven desde hace miles de años a gran altitud, como en los Andes o en el Himalaya, presentan adaptaciones a la baja disponibilidad de oxígeno.…
Algunas poblaciones que viven desde hace miles de años a gran altitud, como en los Andes o en el Himalaya, presentan adaptaciones a la baja disponibilidad de oxígeno. Explicá qué problema fisiológico plantea la altitud y cómo una variación genética favorable pudo extenderse en esas poblaciones a lo largo de las generaciones por selección natural.
El rasgo de la anemia falciforme, en estado heterocigota, se asocia con mayor resistencia a la malaria. Analizá por qué el alelo se mantiene con frecuencia relativamente…
El rasgo de la anemia falciforme, en estado heterocigota, se asocia con mayor resistencia a la malaria. Analizá por qué el alelo se mantiene con frecuencia relativamente alta en regiones donde la malaria es endémica, aunque en homocigosis cause una enfermedad grave. Explicá el concepto de ventaja del heterocigota y discutí qué ocurriría con la frecuencia del alelo si la malaria desapareciera de la región.
Epigenética: genes que se prenden y se apagan
Las células de tu cuerpo tienen el mismo ADN, pero una neurona no es una célula de la piel. La diferencia está en qué genes se expresan en cada una. La epigenética estudia los cambios en la regulación de los genes que no alteran la secuencia de nucleótidos y que pueden mantenerse al dividirse la célula.
Una analogía: el ADN es el texto de un libro de cocina; la epigenética son los marcadores y las notas que dicen qué recetas se hacen hoy y cuáles quedan cerradas.
La metilación del ADN
El mecanismo mejor conocido es la metilación: se agrega un grupo metilo (–CH₃) a ciertas bases del ADN (citosinas). Cuando se metila la región reguladora (promotora) de un gen, en general se impide la transcripción: el gen se silencia. Si se retira el grupo metilo, el gen puede volver a expresarse.
Definí con tus palabras qué estudia la epigenética y qué significa que un gen esté «silenciado» sin que cambie su secuencia de nucleótidos.
Definí con tus palabras qué estudia la epigenética y qué significa que un gen esté «silenciado» sin que cambie su secuencia de nucleótidos.
Explicá qué es la metilación del ADN y señalá si, en general, la metilación de la región reguladora de un gen tiende a activar o a silenciar su expresión.
Explicá qué es la metilación del ADN y señalá si, en general, la metilación de la región reguladora de un gen tiende a activar o a silenciar su expresión.
Facundo lee que gemelos idénticos pueden diferenciarse con los años en su predisposición a ciertas enfermedades, aunque tengan el mismo ADN. Explicá cómo la epigenética…
Facundo lee que gemelos idénticos pueden diferenciarse con los años en su predisposición a ciertas enfermedades, aunque tengan el mismo ADN. Explicá cómo la epigenética ayuda a entender esa diferencia, mencionando al menos dos factores ambientales (por ejemplo, alimentación, estrés o tabaco) que pueden modificar la regulación génica.
Genes y ambiente: cómo interpretar un estudio
El fenotipo resulta de la interacción entre el genotipo y el ambiente; la epigenética es uno de los puentes entre ambos. Hay estudios en poblaciones que sufrieron hambrunas y mostraron, décadas después, diferencias de metilación y mayor riesgo de enfermedades metabólicas. ¿Qué se puede concluir?
Un estudio compara dos grupos de personas genéticamente semejantes: uno creció con alimentación adecuada y el otro atravesó una etapa de hambruna durante la infancia. El…
Un estudio compara dos grupos de personas genéticamente semejantes: uno creció con alimentación adecuada y el otro atravesó una etapa de hambruna durante la infancia. El segundo grupo muestra diferencias en patrones de metilación y mayor riesgo de ciertas enfermedades metabólicas en la adultez. Formulá una explicación basada en la epigenética, indicá qué conclusión se puede y cuál no se puede sacar del estudio (correlación frente a causalidad) y proponé una mejora del diseño para fortalecer los resultados.
Resumen
Volvé al principio: la diversidad de un liceo uruguayo viene de la variación genética de nuestras poblaciones de origen, y el ambiente de cada vida modula además cómo se expresan esos genes.