Cada vez más, los científicos se han dado cuenta de que el ADN no es la única manera de que un padre pueda transmitir sus rasgos a la descendencia, de forma que eventos experimentados por uno de los padres durante toda la vida también pueden tener un impacto.
Ahora, investigadores de la Universidad de Pennsylvania, en Estados Unidos, han mostrado a nivel molecular cómo experimentar estrés cambia el esperma de un modelo experimental macho de tal manera que afecta a la respuesta de su descendencia al estrés. Este cambio se imparte epigenéticamente o a través de un medio que no es el código de ADN, sino moléculas llamadas microARN, o miRs.
El trabajo, dirigido por Tracy L. Bale, profesora de Neurología en la Escuela de Medicina Veterinaria y la Escuela de Medicina Perelman de Penn, ofrece pistas importantes para entender cómo las experiencias de la vida de un padre pueden afectar al desarrollo del cerebro de sus hijos y la salud mental a través de medios puramente biológicos y no de comportamiento. 'Es notable que el estrés aparentemente leve en un ratón macho pueda desencadenar este cambio masivo en respuesta del microARN y lo que puede producir en el curso del desarrollo de su descendencia', dice Bale.
En investigaciones anteriores, el laboratorio de Bale había demostrado que los modelos experimentales macho a los que se estresó, antes de reproducirse, por medios como el cambio de jaulas o exponiéndolos al olor de la orina de un depredador como el zorro, tuvieron descendencia con una respuesta disminuida al estrés. Cuando compararon el esperma de los padres estresados con sus contrapartes no estresadas, encontraron una mayor expresión de nueve miR en los animales estresados. A diferencia de otros tipos de ARN, miR no codifican una proteína pero sirven para silenciar o degradar ARN mensajeros específicos, evitando que sean traducidos a proteínas.
Para averiguar si había un papel causal, el equipo microinyectó los nueve miRs en cigotos de ratón, que luego fueron implantados en ratones hembras normales que los llevaron como sustitutos. También incluyeron grupos de control en el que los cigotos recibidos mediante una inyección simulada o una inyección de un solo miR. Cuando las crías se convirtieron en adultas, los investigadores examinaron la respuesta al estrés, tal como lo habían hecho en su estudio de 2013.
Cuando se sometían a un estrés leve, en este caso, ser inmovilizados brevemente, la descendencia que surgió de los cigotos que recibieron las inyecciones multi-miR tenían niveles de cortisona más bajos en comparación con los grupos de control en la descendencia. Los ratones en el grupo de inyección multi-miR también presentaban cambios significativos en la expresión de cientos de genes en el núcleo paraventricular, una región del cerebro involucrada en dirigir la regulación del estrés, lo que sugiere amplios cambios propagados al desarrollo neurológico temprano.
Como los miRs son conocidos por atacar y degradar ARNm, el equipo analizó el ARNm materno almacenado, un paquete genético que está contenido en el óvulo cuando se fusiona con el esperma y existe sólo durante una breve ventana de tiempo para dirigir el desarrollo cigótico temprano.
Los investigadores inyectaron de nuevo miR en cigotos y realizaron inyecciones de control, pero esta vez incubaron los cigotos durante ocho horas y luego amplificaron el ARN en cada célula individual para buscar niveles de expresión génica. Así encontraron que la inyección multi-MIR parecía estar atacando el mRNA materno, lo que resulta en una reducción en los niveles de mRNA en comparación con las inyecciones de control. Específicamente afectados fueron los genes que participan en la remodelación de la cromatina, como se explica en un artículo en 'Proceedings of the National Academy of Sciences'.
Bale sospecha que cuando un macho experimenta estrés puede desencadenar la liberación de miRs contenida en los exosomas de las células epiteliales que recubren el epidídimo, el sitio de almacenamiento y maduración de los espermatozoides entre los testículos y el conducto deferente. Estos miRs se pueden incorporar en la maduración de los espermatozoides e influir en el desarrollo en la fertilización.