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Epigenética y Ecotoxicología

Cuando hablamos de herencia y de mecanismos moleculares que la explican, tenemos tendencia a pensar en cómo se transmite la secuencia nucleotídica de una célula a las células hijas, y de cómo pueden ocurrir  cambios genéticos o mutaciones, que también se heredan. Cuando suceden mutaciones, pueden aparecer proteínas con secuencias aminoacídicas diferentes a las originales (si las mutaciones ocurren en las regiones codificantes de los genes), o pueden producirse cambios en los niveles de expresión del gen y, por tanto, en la cantidad de proteína que se obtiene (cuando las mutaciones afectan a las regiones reguladoras de esos genes).

Sin embargo, no son estos los únicos cambios que pueden afectar a la herencia. Los cambios epigenéticos también pueden “encender” o “apagar” genes y modificar los niveles de expresión génica, de forma similar a cuando suceden mutaciones en las regiones reguladoras. Sin embargo, a diferencia de las mutaciones,  los cambios epigenéticos, no alteran la secuencia nucleotídica, están muy influidos por el ambiente y, al menos en teoría, pueden revertir a la condición original.

Los cambios epigenéticos están siendo objeto de numerosas investigaciones con las que se pretende conocer cómo funciona en términos moleculares, cómo interviene el ambiente en esos cambios y cómo se transmite entre células y, quizás, entre generaciones.  De momento, los mecanismos epigenéticos que mejor se conocen son los que afectan a la metilación de las citosinas en las islas CpG del DNA y los que modifican químicamente las proteínas que acompañan al DNA en la cromatina: las histonas.

Uno de los campos en los que se está trabajando activamente en estudiar los cambios epigenéticos es la Ecotoxicología. Sabemos que el medio ambiente (productos químicos y radiaciones, entre otros) puede afectar a la genética induciendo mutaciones, pero estos cambios son poco frecuentes y, generalmente, irreversibles. Ahora sabemos que el estrés y otros factores ambientales, como  la dieta o la presencia de contaminantes ambientales (como metales, dis-ruptores endocrinos, organohalógenos y solventes), pueden generar cambios epigenéticos que alteran la expresión genómica. Estos cambios pueden ser heredables y ocurren incluso con concentraciones muy bajas de determinados compuestos químicos.

Hasta ahora, la mayor parte de los estudios realizados sobre cambios epigenéticos se han llevado a cabo en organismos vertebrados, ya que parece que en ellos los mecanismos moleculares implicados están bastante conservados (las metilaciones de citosinas y las modificaciones de las histonas son ejemplos de lo que ocurre en vertebrados). Sin embargo, parece que en invertebrados el mecanismo epigenético, que también existe, es más variable y es aún menos conocido que en vertebrados.

También en plantas ocurren cambios epigenéticos y existen varios trabajos en los que se ha demostrado que los efectos epigenéticos del estrés ambiental por  temperatura, presencia de altas concentraciones de sal o radiación ultravioleta, son transmisibles a poblaciones no expuestas al estrés.

Una aplicación  interesante de la epigenética  en el campo de la Ecotoxicología es la posibilidad de  utilizar nuevas fuentes de “biomarcadores”. Un  biomarcador es, por ejemplo, la presencia, o la modificación, de  moléculas concretas o de estructuras celulares o tisulares determinadas, que informan sobre la exposición de un organismo vivo a un producto xenobiótico existente en el ambiente. Desde ese punto de vista, la búsqueda de marcas epigenéticas sobre genes concretos puede, no sólo ayudar a comprender cómo el ambiente afecta a la herencia, sino también proveer de nuevos biomarcadores que permitan detectar exposición de los organismos vivos a estreses o tóxicos específicos. Además, estudios sobre cambios epigenéticos generales del genoma (tales como cambios en la metilación del DNA), pueden servir también como biomarcadores del estado de estrés acumulado durante la vida de organismos vivos concretos, algo que hasta ahora no era fácilmente detectable en ambientes no controlados.

Esto y más es lo que cuentan  Head, Dolinoy yBasu en un artículo de revisión  titulado Epigenetics for Ecotoxicologists, que fue publicado el 12 de enero del 2012 en la revista Environmental , Toxicology and Chemistry y que da cuenta del interés que existe en el ámbito de la Ecotoxicología por el estudio del epigenoma.

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