Todo lo que un ser vivo es, anatómica y funcionalmente, incluso en su comportamiento, está determinado por los genes que en una interacción muy compleja con el medio construyen a los seres vivos. Los genes articulan las respuestas de las células (y por los tanto de los organismos que los portan) a los estímulos del ambiente, la interacción con otros genes (de otras células y de otros seres vivos) y de manera fundamental dirigen la autoconstrucción de cualquier ser vivo.
Los genes se autorregulan, estableciendo una especie de programa muy sofisticado, con dimensiones espaciales y temporales muy precisas. Cómo se logra esta regulación, qué principios la dirigen es el tema de estudio de la biología molecular. Pero los genes también se transfieren de una generación a otra. Las células se dividen y heredan sus genes a la descendencia. Otras células -los gametos- portan la información que se habrá de heredar de padres a hijos o de generación en generación. Qué reglas siguen los genes en este camino de la herencia de los individuos, las especies, las poblaciones, es el tema de estudio de la genética.
Sabemos mucho acerca de los mecanismos que regulan la actividad de los genes. Por ejemplo, sabemos que los genes modulan su actividad por el concurso de proteínas codificadas por otros genes, que activan, inactivan, aumentan o disminuyen su expresión. Sin embargo, la manera que los fenómenos ambientales controlan la expresión de los genes es elusiva aún.
Los genes están construidos de ADN (siglas que nombran al ácido desoxirribonucleico). El contenido total de genes de un individuo se denomina genotipo y el efecto que la actividad del genotipo causa en el individuo (aspecto, estructura, funcionamiento) le llamamos fenotipo. Los mecanismos de funcionamiento y regulación del los genes involucran actividad química sobre el ADN, incluidos cambios en su secuencia (mutaciones). Los fenómenos epigenéticos se definen como cualquier cambio en la expresión de los genes (cambio en el fenotipo) que es heredable pero no implica mutaciones del ADN (modificaciones del genotipo). La epigenética se refiere a todo proceso de regulación de los genes que no implican cambios en la secuencia del ADN. Si el ADN contiene información (genes), la epigenética trata de la información genética que se encuentra fuera de los genes.
Ahora sabemos que muchos genes se pueden activar o inactivar por modificaciones químicas que le ocurren al ADN, tales como la adición de grupos químicos externos (por ejemplo la adición de grupos metilo (CH3)), enrollamiento del ADN y modificaciones químicas de las proteínas (histonas) que enrollan al ADN dentro de la célula (adición de grupos acetilo (CH3CO)). Metilar o remover los metilos de una región del ADN implica que los genes contenidos en ella pueden ser activados o inactivados. Algo así ocurre al nacer. Durante el desarrollo embrionario requerimos la expresión de muchos genes que regulan la construcción del nuevo ser vivo, por ejemplo los procesos de diferenciación celular que llevan a que cada célula adquiera una función particular (piel, neuronas, páncreas, los órganos, las extremidades). Cuando el individuo nace, muchos de estos procesos ya no son requeridos por lo que los genes correspondientes deben ser “apagados” de lo contrario generarían muchos problemas como el surgimiento de un brazo donde no se debe o un dedo adicional. Unos de los mecanismos de “apagar” grandes paquetes de genes es, precisamente, un fenómeno epigenético: la mutilación de regiones completas del ADN. Otra forma es enrollar tanto a la hebra de ADN haciéndolo tan compacto que es inaccesible a las proteínas que activan sus genes.
La situación es que ahora sabemos que este tipo de modificaciones químicas del ADN responden a fenómenos ambientales prendiendo o apagando grupos de genes precisos. De esta manera las células parecen responder al entorno, adicionalmente a los otros mecanismos de regulación. Como si las modificaciones epigenéticas fueran el “switch” con el que el ambiente controla a los genes.
Ahora sabemos que fallas en este sistema están detrás de muchas enfermedades como el cáncer, la depresión y la esquizofrenia, así como malformaciones congénitas. Entender esta especie de código epigenético es una nueva frontera de la biología moderna.