¿Si los gemelos idénticos tienen exactamente el mismo ADN, ¿por qué a menudo se ven ligeramente diferentes entre sí?

Escuchas "epigenética" y esta es una especie de respuesta superficial para explicar la información hereditaria de una célula a otra que causa una expresión genética variada, aunque una célula de la otra tenga exactamente el mismo ADN. Sin embargo, hay más que eso. También hay algo llamado "ruido estocástico" que en realidad también puede afectar el desarrollo, de lo que hablaré más adelante. También creo que es prudente señalar que también puede haber otros factores desconocidos aún por identificar.

Entonces, déjame darte una explicación más amplia que, con suerte, tiene sentido. Su ADN es idéntico en cada una de las células de su cuerpo, ya sea el ADN de sus pulmones o su piel, las células del corazón, las células del hígado, etc. (por lo general, con algunas excepciones). ¿Qué hace que cada celda sea diferente? Lo que hace que cada célula sea diferente es algo que se llama "expresión genética" o, más simplemente, lo que hace que cada célula sea diferente es el espectro de proteínas que se producen en cada célula diferente.

Sin embargo, ¿cómo funciona eso? ¿Cómo una célula que tiene el mismo ADN que otra célula "sabe" qué proteínas producir? La respuesta es una palabra que usamos con bastante frecuencia, es decir, por "regulación". Verá, al final del día, las células no "saben" nada. Ellos no piensan. Son solo proteínas y varias moléculas que flotan y chocan entre sí. Y, si se encuentran, a veces pueden suceder cosas interesantes. Verá, sin embargo, todo se trata de la "probabilidad" de chocar entre sí. Esto es lo que llamamos "ruido" celular.

Piensa en esto, de esta manera. Si hay una gran concentración de una determinada proteína, existe una probabilidad mucho mayor de que se tope con algo que pueda provocar una reacción, lo que puede provocar algún tipo de evento posterior. Si hay una concentración baja, a veces puede haber una posibilidad aleatoria de que las cosas se choquen entre sí, pero será más raro. Esta es una forma de regulación celular.

Entonces, esto me lleva de vuelta a la pregunta, bueno, ¿por qué una célula con el mismo ADN produce proteínas diferentes que la otra célula? Simple, tiene que ver con la forma en que se empaqueta el ADN. A diferencia de la imagen común de la doble hélice que se ve a menudo en la televisión, el ADN en realidad está cubierto de proteínas. No entraré en la increíble cantidad de variabilidad y funciones de todo esto, así que simplemente, en una célula, el ADN se empaqueta de manera diferente a otras. Por ejemplo, en una célula, el ADN se "enrollará" extremadamente apretado en ciertas áreas, mientras que se abrirá en otras. Cuando está bien enrollado, las proteínas no pueden unirse al ADN para activar el proceso (transcripción) del cual las proteínas se derivan del ADN (Transcripción> Traducción). Se puede decir que ciertos genes están ocultos de las colisiones con otras proteínas en estas regiones estrechamente heridas. Donde esté suelto, se unirán. En última instancia, esta es la forma central en que una célula se diferencia de la otra, la forma en que se empaqueta el ADN. Una célula hepática solo podrá traducir su cóctel de proteínas, mientras que las demás se empaquetarán y otras células pueden tener un régimen de proteínas muy diferente para producir.

Debo señalar que esto aún no se comprende bien. Sabemos mucho más ahora que hace 10 años, pero se está realizando mucho trabajo de tesis en este departamento porque es increíblemente complejo. Pero eso es solo una nota al margen, por lo que no me preocuparía por eso aquí.

Ahora que tiene este panorama general (aunque simplificado), volvemos a su pregunta, ¿cómo se ven diferentes los gemelos idénticos aunque tengan el mismo ADN? Bueno, una respuesta es que tenemos un campo llamado epigenética. Lo que es esto es que a través de factores ambientales, ocurren modificaciones en las proteínas que empaquetan el ADN (metilaciones), y para una persona, a través de sus propias elecciones de vida, experiencias y factores ambientales, el ADN puede empaquetarse de manera ligeramente diferente. Estas no serán diferencias extremas, ya que la mayor parte de la función celular debe permanecer igual, pero usemos un ejemplo extremo: los gemelos se separan al nacer, y uno va a un hogar muy pobre y otro a un hogar bien alimentado. Digamos que varias veces en la vida de este niño estuvo desnutrido, o simplemente no comió tan saludablemente o algo así. Tal vez ese cuerpo entró en un modo más de "supervivencia" y simplemente se volvió menos alto, o más débil que su gemelo que estaba bien alimentado. El ADN modificó su empaque para detener la transcripción de ciertas proteínas o activar otras que otra persona puede no tener, como su gemelo. A veces, puede ser tan simple como reducir la expresión de una proteína a la mitad en una persona en comparación con la otra. Estas modificaciones que ocurren debido a factores ambientales continuarán en cada replicación. Por lo tanto, no está en el código de ADN en sí, pero también hay información almacenada que copia cómo se empaqueta el ADN, por lo que no es verdadera genética, es epigenética. Entonces, los gemelos terminan luciendo diferentes porque algunas de estas proteínas afectan el fenotipo, o la expresión externa y visible de una proteína. Por ejemplo, el cabello castaño y el cabello rojo son fenotipos. Bajo frente a alto, etc. Algunos genes están relacionados con varios fenotipos, y estos pueden terminar expresándose de manera diferente de un gemelo a otro debido a modificaciones epigenéticas de su ADN.

Además, las metilaciones del ADN son hereditarias. Si desea leer sobre el término exacto, lo llamamos "impronta genómica". Había otra publicación aquí que ya lo cubría muy bien, pero digamos que en la diferenciación celular muy temprana tenía la mitad del ADN metilado en un lado, la mitad en el otro, si la célula se divide para formar gemelos, uno de los gemelos recibirá algo parte de las metilaciones hereditarias de la madre y el otro gemelo obtendrá el resto. Esto también conducirá a una expresión genética diferente entre ustedes dos.

Sin embargo, hay otro problema. ¿Qué pasaría si te dijera que en un mundo teórico, si ambos gemelos tuvieran 100% exactamente los mismos factores ambientales para enfrentarlos a lo largo de toda su vida, lo más probable es que todavía no sean una pareja perfecta? ¿¡QUÉ!? ¿Cómo es eso posible? ¿Recuerdas que hablé de cómo en la celda las cosas simplemente flotan y chocan unas con otras? Bueno, este ruido es "estocástico", es decir, aleatorio. En el desarrollo celular temprano, incluso si dos células, una al lado de la otra, tienen el mismo cóctel de proteínas y tienen la misma escala, todavía existe solo la "probabilidad" de que las cosas se choquen entre sí lo suficiente como para alcanzar ciertos umbrales para ciertas vías de señalización. ser activado. El ruido estocástico temprano en la celda en realidad puede causar diferencias bastante significativas aguas abajo. Tal vez alguna señalización temprana de un factor de crecimiento terminó siendo un 25% más fuerte solo a través del ruido "estocástico". Ahora, a través de la probabilidad, la mayoría de las cosas serán iguales, pero también a través de la probabilidad, habrá algunas diferencias sin importar qué. Esta es también la razón por la que si toma un animal y lo clona, ​​el ADN puede ser el mismo, pero se convierte en nada más que un "gemelo" que no es una pareja perfecta debido a los cambios estocásticos que ocurrieron en el desarrollo celular temprano.

De todos modos, hay un poco más que eso, pero pensé que con suerte podría explicar una imagen más grande y más comprensible a cualquiera que se topara con esto, también porque estoy postergando mi propio trabajo en este momento y pensé, ¿por qué no? Daré una gran respuesta. Espero que haya ayudado.