Los gemelos idénticos, ¿Víctimas de sus genes o producto del entorno?

¿Cómo es posible que entre dos gemelos idénticos con el mismo ADN uno desarrolle una enfermedad genética y otro no? ¿Qué hace que dos hermanos gemelos tengan personalidades distintas?

La ciencia parece que ha encontrado la respuesta a esa pregunta; la epigenética, o lo que es lo mismo, cómo los factores ambientales pueden modificar nuestra expresión genética.

Además, un estudio muy reciente apunta a que los gemelos monocigóticos no son tan iguales genéticamente como creíamos hasta ahora debido a pequeños errores en la copia del ADN.

En palabras del prestigioso investigador español Manel Esteller, la epigenética es “lo que está por encima de la genética y regula nuestros genes. Si el genoma es el libro de la vida, el epigenoma es la ortografía y la gramática. El genoma realmente te ofrece el texto pero faltan los signos de puntuación, la separación…, todo eso te lo da la epigenética”.

Así, se trataría de una especie de “interruptores moleculares” que  activan o desactivan la expresión de gen determinado, lo que explicaría por ejemplo por qué algunas personas con predisposición genética a una enfermedad terminan desarollándola y otras no. Por tanto, el objeto de estudio de la epigenética son aquellos cambios en la función de los genes que no afectan a la secuencia del ADN.

En concreto, la epigenética analiza las modificaciones químicas que se producen en el ADN (metilación) y en las proteínas que se unen al ADN (acetilación). Ello explicaría por qué una misma secuencia de ADN (genotipo) puede originar distintas manifestaciones (fenotipo), como en el caso de los gemelos.

Los gemelos idénticos (gemelos monocigóticos) se desarrollan a partir de un mismo óvulo y de un mismo espermatozoide por lo que tienen la misma información genética, son del mismo sexo y tienen rasgos físicos y mentales muy similares.  La epigenética estudia aquellas pequeñas marcas químicas en el ADN que marcan la diferencia.

Las modificaciones epigenéticas son mucho más frecuentes que las mutaciones en el ADN, ya que constituyen una de las bases de la diversidad biológica, y no se transmiten a la descendencia.

La epigenética actúa exactamente igual en animales clonados, transmitiéndose la secuencia genética idéntica pero no el epigenoma. Por ejemplo, la famosa oveja Dolly, a diferencia de su madre, fue diagnosticada de diabetes, obesidad y artritis a una edad temprana.

Estos estudios han ido arrojando conclusiones muy interesantes que ponen de manifiesto que los gemelos no son tan iguales genéticamente hablando como se creía hasta ahora.

Así, un estudio realizado en el año 2001 determinó que aquellos gemelos que seguían dietas distintas presentaban diferencias en sus niveles de colesterol.

Otro estudio llevado a cabo en el año 2002 demostró que los gemelos presentan diferencias significativas en cuanto a su estabilidad emocional en función de algunos factores ambientales como la cercanía en la relación con su madre o el hecho de asistir o no a la iglesia.

Y en el 2004 un estudio de la Universidad de Duke puso de manifiesto que el Alzheimer suele afectar a ambos hermanos gemelos idénticos únicamente en un 40% de los casos.

Los efectos de la epigenética en gemelos

Uno de los estudios epigenéticos más relevantes de los últimos tiempos fue el llevado a cabo por el Doctor Manel Esteller en el Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas (CNIO), en donde se estableció el primer laboratorio de epigenética del cáncer de España.

Para dicho estudio, publicado en 2005, se comparó el ADN de 80 parejas de gemelos españoles de entre 3 y 74 años, llegando conclusiones tan interesantes como las siguientes:

• Los gemelos presentan al nacer el mismo genoma y el mismo epigenoma, por lo que en los primeros años son prácticamente imposibles de distinguir genéticamente hablando.

• El 35% de los gemelos presentaban perfiles epigenéticos distintos.

• La individualidad epigenética de los gemelos viene dada por algunos factores ambientales (como el tabaquismo o la dieta), pero también por el envejecimiento.

Así, con los años va disminuyendo su parecido, van desarrollando personalidades distintas e incluso uno de los gemelos puede desarrollar una enfermedad genética y el otro no.

• Los gemelos que han pasado menos tiempo juntos o han vivido en ambientes distintos son los que presentan las diferencias más significativas.

Otras investigaciones con gemelos en el terreno de la epigenética se han enfocado a analizar la predisposición genética a sufrir determinadas enfermedades mentales, ya que algunas enfermedades mentales tienen un componente genético y otro ambiental.

Analizando el porcentaje de casos en los que ambos gemelos desarrollan el mismo trastorno se concluyó que el trastorno bipolar tendría una heredabilidad estimada del 93% presentándose en el 42,9% de los gemelos monocigóticos (gemelos idénticos) y únicamente en el 5,6% de los gemelos dicigóticos (mellizos).

En el caso del TDAH y los trastornos de conducta la heredabilidad sería del 80% (74,79% de los gemelos y 47,54% de los mellizos). Mucho menor sería la heredabilidad en el caso de la depresión mayor que se manifestaría en el 37% de los gemelos y el 27% de los mellizos, y de la esquizofrenia, que afectaría al 10,2% de los gemelos y al 8,8% de los mellizos.

También se han realizado estudios con gemelos para tratar de averiguar si la orientación sexual es natural o es aprendida de acuerdo con el ambiente, esto es, si un homosexual nace o se hace.

Por último, hace poco menos de un mes el equipo dirigido por Manel Esteller, actualmente director del Programa de Epigenética y Biología del Cáncer del Instituto de Investigación Biomédica de Bellvitge (IDIBELL), ha presentado un estudio en el que ha logrado identificar el cambio epigenético que se produce en la gemela que va a desarrollar cáncer de mama y que no está presente en la gemela sana.

Otras diferencias en el ADN de los gemelos

Además de los estudios epigenéticos, también se han desarrollado otras investigaciones dirigidas a averiguar por qué los gemelos, a pesar de ser tan parecidos no son exactamente iguales.

La mayoría de los estudios pasados se han centrado en analizar las mutaciones genéticas en el óvulo o en el esperma. Actualmente se están estudiando también las mutaciones somáticas (errores de copia) que ocurren en una fase temprana del desarrollo fetal por lo que no serían trasmisibles.

Así, con cada división celular tiene lugar también una copia del ADN de las células. Durante el desarrollo fetal se producen millones de copias celulares en las que podrían producirse ligeros errores, fallos que además se reproducirían en todas las células que deriven de la célula inicialmente modificada.

Rui Li, una epidemióloga de la Universidad de St. Gill analizó las diferencias del genoma en 92 pares de gemelos idénticos concluyendo que una pareja media de gemelos puede presentar unas 359 diferencias genéticas.

Otro estudio realizado en la Universidad de Alabama reveló que aunque los gemelos poseen un genoma casi idéntico, frecuentemente difieren en el número de copias de los segmentos individuales del gen. Por ejemplo, a un gemelo le podría faltar un segmento o poseer más copias de dicho segmento que su hermano.

Estas variaciones en el número de copias también podrían explicar por qué algunos gemelos desarrollan una enfermedad mientras que su hermano permanece sano. Actualmente se están utilizando parejas de gemelos para estudiar el envejecimiento, la obesidad o los trastornos inmunológicos.

Por último, os recomiendo ver estos interesantes fragmentos de dos documentales distintos. El primero, protagonizado por el propio Manel Esteller nos habla de las investigaciones realizadas en gemelos en cuanto a los genes y el estilo de vida.

El segundo video está protagonizado por dos médicos investigadores y, a su vez gemelos monocigóticos, que analizan el origen de sus propias diferencias para tratar de demostrar que sus distintas experiencias han influido más que sus genes.

Más información:

• Identical Twins’ DNA Varies (Live Science)
• Identical Twins Are Genetically Different, Research Suggests (Live Science)
• El envejecimiento y el ambiente diferencian a los gemelos (diario El Mundo)
• La clave que distingue a los gemelos (Diario El País)
• Más allá de la genética (Diario El Periódico)