¿Por qué unos animales viven más que otros?: un estudio científico explica cómo funciona ese mecanismo en los mamíferos

Científicos de la Universidad de California en Los Ángeles (UCLA) han liderado un estudio que detalla los cambios en el ADN compartidos por los mamíferos a lo largo de la historia que están asociados a la duración de la vida. "Hemos descubierto que la duración de la vida de los mamíferos está estrechamente relacionada con las modificaciones químicas de la molécula de ADN, lo que se conoce específicamente como epigenética o, más exactamente, metilación". Así lo asegura el autor principal de ambos artículos, Steve Horvath, experto en el proceso de envejecimiento y profesor de genética humana y bioestadística en la UCLA en el momento en que se realizaron los estudios.

"Esencialmente, los mamíferos de mayor longevidad presentan paisajes de metilación del ADN más pronunciados, mientras que los de especies de vida más corta tienen patrones de metilación más tenues y planos", añade en un comunicado.

Jason Ernst, profesor de química biológica en la UCLA, afirma que la tecnología que diseñaron para medir la metilación del ADN en los mamíferos, junto con las contribuciones de muestras de tejido de un gran consorcio de investigadores, "condujeron a la producción de un conjunto de datos muy singular que, analizado con herramientas computacionales y estadísticas avanzadas, desveló una comprensión más profunda de la relación entre metilación del ADN, duración de la vida, envejecimiento y otros procesos".

Los estudios, uno publicado en la revista 'Science' y el otro en 'Nature Aging', se centran en la metilación del ADN, o metilación de la citosina, una modificación química de la citosina, uno de los cuatro componentes básicos de la molécula de ADN.

Activar o desactivar genes

La metilación del ADN es un mecanismo mediante el cual las células pueden controlar la expresión génica, es decir, activar o desactivar genes. En estos estudios, los investigadores se centraron en las diferencias de metilación del ADN entre especies en lugares donde la secuencia de ADN es generalmente la misma. Para estudiar los efectos de la metilación del ADN, los casi 200 investigadores -conocidos colectivamente como el Consorcio de Metilación de Mamíferos- recogieron y analizaron datos de metilación de más de 15.000 muestras de tejidos animales de 348 especies de mamíferos.

Descubrieron que los cambios en los perfiles de metilación son estrechamente paralelos a los cambios en la genética a lo largo de la evolución, lo que demuestra que existe una evolución entrelazada del genoma y el epigenoma que influye en las características y rasgos biológicos de las distintas especies de mamíferos.

El estudio de 'Science' ha desvelado que la metilación, evidenciada por las "marcas" epigenéticas que deja, guarda una correlación sustancial con la duración máxima de la vida en todas las especies de mamíferos.

Observando los perfiles de metilación en la molécula de ADN como un terreno con picos y valles, Horvath comentó que las especies de larga vida tienen picos y valles prominentes, desarrollados durante largos periodos de gestación y desarrollo. En cambio, las especies poco longevas tienen periodos de gestación cortos y un desarrollo rápido, lo que da lugar a células con un paisaje de metilación más plano y menos definido. Además, la duración máxima de la vida de una especie está asociada a procesos de desarrollo específicos, como sugiere la implicación de determinados genes y factores de transcripción genética.

Las citosinas cuyos niveles de metilación se correlacionan con la duración máxima de la vida difieren de las que cambian con la edad cronológica, lo que sugiere que las vías moleculares relativas a la duración media de la vida dentro de una especie son distintas de las que determinan la duración máxima de la vida de la especie.

La evolución no solo actúa a nivel genético, sino también epigenético. "Nuestros resultados demuestran que la metilación del ADN está sometida a presiones evolutivas y a la selección", afirman los autores, cuya base de datos se ha hecho pública para otros investigadores.

Un estudio en 185 especies

Horvath y los cientificos del consorcio utilizaron un subconjunto de la base de datos para estudiar los perfiles de metilación de 185 especies de mamíferos. Al identificar los cambios en los niveles de metilación que se producen con la edad en todos los mamíferos, desarrollaron un "reloj panmamífero universal", una fórmula matemática que puede estimar con precisión la edad en todas las especies de mamíferos, según el estudio de 'Nature Aging'.

Horvath y un equipo de la UCLA introdujeron en 2011 el concepto de reloj epigenético para medir la edad, utilizando muestras de saliva humana. Dos años después, Horvath demostró que la metilación de la citosina permite crear un modelo matemático para estimar la edad en todos los tejidos humanos.

El estudio de 'Nature Aging' comprobó que los relojes panmamíferos mantienen su alta precisión en especies con distintos periodos de vida, desde ratones y ratas de corta vida hasta humanos, murciélagos y ballenas de larga vida. Los relojes panmamíferos universales predicen el riesgo de mortalidad en humanos y ratones, lo que sugiere que podrían resultar valiosos para estudios preclínicos. Por tanto, una intervención que invierta la edad epigenética en un ratón, según el reloj, podría ser aplicable también a los humanos.

El estudio identificó regiones específicas en el material genético de las células que ganan o pierden metilación con la edad cronológica. La investigación reveló que los genes del desarrollo desempeñan un papel en el funcionamiento de los relojes epigenéticos.

La investigación conecta las vías de desarrollo con los efectos del envejecimiento cronológico y la degradación de los tejidos. Esto refuta la antigua creencia de que el envejecimiento se debe únicamente a daños celulares aleatorios que se acumulan con el tiempo. En cambio, los aspectos epigenéticos del envejecimiento siguen un "programa" predeterminado.

El descubrimiento de los relojes panmamíferos aporta pruebas convincentes de que los procesos de envejecimiento se conservan evolutivamente -permanecen constantes a lo largo del tiempo- y están estrechamente relacionados con los procesos de desarrollo en todas las especies de mamíferos.