La epigenética es un concepto antiguo que ha ido evolucionando a lo largo del tiempo y que en las últimas décadas ha generado un enorme interés científico y mediático. En los últimos años la divulgación sobre epigenética ejerce una fascinación especial en la población general. Aventurar que podemos controlar lo que realmente somos actuando sobre nuestras marcas epigenéticas a través de la alimentación, el ejercicio físico, las relaciones personales, etc. se convierte en una herramienta estimulante de desarrollo personal. La posibilidad de que se transmitan a las siguientes generaciones nos obliga a prestar una mayor atención a nuestras experiencias y al entorno.   

El material genético (genoma) aporta las instrucciones para construir un nuevo ser y éstas, salvo agresiones, se mantienen inalteradas hasta la muerte. La epigenética proporciona las marcas que se añaden al manual de instrucciones y cambian la funcionalidad del genoma. Estas etiquetas son reversibles y modificables por diferentes factores (internos y externos) lo que ha suscitado grandes expectativas por la posibilidad de rebasar lo que puede considerase el “determinismo” genético. Su reversibilidad y la fluida interrelación entre epigenética y entorno abre la ventana a modificar las directrices de nuestros genes con un enorme impacto sobre lo que somos.

Los genes, que nos identifican como especie y como individuos, se condensan en el núcleo de las células, en unas largas estructuras (los cromosomas) en número de 23 pares en la especie humana. Los cromosomas son los libros donde se guardan las recetas para generar un ser vivo. Estos polímeros de nucleótidos (ADN) dictan según su secuencia de bases: adenina (A), timina (T), citosina (C) y guanina (G), qué proteínas (las obreras de la célula) se sintetizarán en cada momento para constituir un nuevo individuo desde la concepción hasta la muerte. Los genes, que almacenan la información (el genotipo), cobran sentido cuando se expresan, es decir cuando generan los ARN mensajeros que viajan al citoplasma y se traducen en las proteínas que construyen los distintos tipos de células y los organismos (el fenotipo). Incluso cuando heredamos el color de los ojos y de la piel (pigmentos) o los grupos sanguíneos (glúcidos en la membrana de las células sanguíneas), lo que está escrito en nuestro manual genético es la proteína (enzima) que catalizará la síntesis de estas moléculas.

Las marcas epigenéticas se mantienen cuando la célula se divide y tienen gran relevancia en procesos como el desarrollo embrionario, la susceptibilidad a distintas enfermedades y el envejecimiento. En la década de los 40 del siglo pasado, Conrad Waddington presentó su intuitiva teoría del “paisaje epigenético”, como metáfora para explicar procesos tan robustos y trascendentales como la embriogénesis (Figura 1). El cigoto, la célula que se forma cuando un espermatozoide fecunda un óvulo, tiene su dotación genética en los 23 cromosomas aportados por cada gameto. En sucesivas divisiones produce la mórula, un conjunto aparentemente homogéneo de unas 16-32 células idénticas. Sin embargo, pronto las células empiezan a tomar caminos diferentes y, aun compartiendo la misma información genética, la expresión de sus genes diverge, conformándose una enorme variedad de fenotipos: neuronas, células musculares, células sanguíneas, etc. Este proceso implica que en cada tipo celular haya un conjunto de genes que se apaguen y otros que se enciendan y, para mantener sus características, estos cambios tienen que transmitirse en las sucesivas divisiones celulares. Así, se configurarán los órganos y una célula hepática, por ejemplo, lo seguirá siendo cuando se reproduzca. La memoria que lo identifica como hepatocito no depende del genoma, que es igual en todas las células, sino que se debe a las marcas epigenéticas que ha adquirido.

El conocimiento sobre el material genético ha avanzado de forma vertiginosa. En menos de 100 años hemos pasado de los conceptos abstractos de la herencia a poder leer la información precisa que nos aportan los cromosomas y a manipular los genes, siendo capaces de cortarlos, apagarlos o encenderlos en el laboratorio a gusto del investigador. También las bases moleculares de la epigenética han avanzado espectacularmente. Las moléculas de ADN se enrollan de forma extremadamente compacta alrededor de unas pequeñas proteínas (las histonas) que como cuentas de un collar permiten encerrar 2 metros de ADN en un espacio de menos de 10 micras de diámetro. El conjunto de ADN e histonas forma la cromatina y su estado de compactación depende de las etiquetas que se incorporan al ADN o a las histonas, que pueden cambiar dramáticamente la expresión de un gen o de un grupo de genes (Figura 2). De estos marcadores epigenéticos el mejor establecido es el grupo metilo (-CH₃) que se une a la citosina (C) seguida de guanina (G) (islas CpG), condensando la cromatina y provocando el silenciamiento de los genes de la zona (Figura 3) [1]. La metilación se transmite cuando la célula se divide por lo que, sin alterar la secuencia de bases se mantiene el programa ON/OFF establecido. Las células de la sangre, por ejemplo, silenciarán los genes que codifican las proteínas que dotan de actividad eléctrica (típica de las neuronas) innecesarias para las funciones que desempeñan. Las interrelaciones entre genética y epigenética son estrechas y el programa del desarrollo embrionario nos muestra como la diversidad celular necesaria para producir un organismo multicelular, como el ser humano, está controlada por las marcas epigenéticas de la cromatina (ADN e histonas).

Un ejemplo extraordinario de apagado y encendido de los genes es la posibilidad de obtener células pluripotentes a partir de células adultas. El trabajo seminal de Shinya Yamanaka (que obtuvo el premio Nobel en 2012) demostró que cuatro moléculas obtenidas del citoplasma de los óvulos eran suficientes para promover una reprogramación nuclear que borra las marcas epigenéticas de la cromatina y sin cambiar la secuencia de bases, una célula adulta recorre el camino inverso al del desarrollo embrionario, convirtiéndose en una célula “virgen”, sin historia previa [2]. Esta reversibilidad de las marcas epigenéticas y la posibilidad de ser modificadas por factores internos y externos (agentes químicos, alimentación, ejercicio, temperatura, entre otros) abre un campo de enorme potencial para comprender el envejecimiento o el estado de salud/enfermedad y poder actuar sobre ellos.

Un aspecto particularmente atrayente de la epigenética es su versatilidad para adaptarse a cambios externos. Un ejemplo sorprendente es la especialización de las abejas para convertirse en reinas u obreras dependiendo exclusivamente del tipo de alimentación [3]. Las abejas destinadas a ser reinas se alimentan desde el primer día de su concepción a base de jalea real, mientras que las destinadas a ser obreras a partir del tercer día cambian a una alimentación diferente. Es remarcable que la dotación genética de todas las larvas sea idéntica y que la jalea real pueda encender/apagar los genes que van a caracterizar a la reina diferenciándola netamente de las obreras. La reina es ponedora de huevos, tiene mayor tamaño y mayor longevidad que las obreras. Éstas, por el contrario, son estériles y acometen las funciones de mantenimiento de la colmena. En humanos, hay una explosión de trabajos que relacionan la dieta, el deporte o el estrés a cambios epigenéticos lo que posibilita controlar la expresión de nuestros genes y poder modificar nuestro estado de salud/enfermedad (Figura 4), [4, 5].

El avance en las técnicas de biología molecular permite rastrear la carta de metilación del genoma (metiloma) adulto que refleja el paso del tiempo del organismo, las arrugas de nuestro ADN. Estudios recientes muestran que el estado de metilación de una selección de sitios (CpG) específicos indican el envejecimiento/juventud (el “reloj biológico”) de una persona con mayor exactitud que su edad cronológica [6]. Se observan sujetos con una “edad biológica” adelantada y otros con una “edad biológica” retrasada a la correspondiente por la fecha de nacimiento. El estudio del metiloma ofrece oportunidades de seguimiento y prevención de patologías ligadas al envejecimiento. A diferencia de la secuencia de bases del genoma establecida en la concepción, las modificaciones epigenéticas son reversibles y las investigaciones se centran en establecer como se pueden modificar para obtener un organismo más saludable. En el futuro, cuando se conozcan con más detalle las marcas epigenéticas y su relación con el medio, son previsibles nuevas estrategias para abordar diferentes patologías y el envejecimiento.  

Otro tema de debate que concierne la epigenética es la posibilidad de heredar los caracteres adquiridos formulada por Jean-Baptiste Lamarck en contraposición a la selección natural postulada por Charles Darwin. Mientras que en las plantas la transmisión transgeneracional de caracteres adquiridos es un hecho relativamente frecuente, en animales está mucho menos establecido. Experimentos en ratones condicionados a tener una respuesta de estrés ante olores comunes asociados a descargas eléctricas han mostrado que dicha respuesta se transmite a las siguientes generaciones sin condicionamiento previo [7]. Varios estudios han analizado el efecto de la hambruna en algunas localidades de los Países Bajos o el efecto del trauma del holocausto e indican que las respuestas metabólicas o de estrés alteradas se transmiten a las siguientes generaciones cuando ya ha desaparecido el factor desencadenante. No obstante, son necesarios estudios longitudinales más extensos para establecer la transmisión transgeneracional de caracteres adquiridos en humanos. La evolución trata de prevenir que posibles experiencias deletéreas de los padres se impongan en la progenie. De hecho, justo después de la fecundación se produce un “borrado” de la metilación del ADN de los gametos (óvulo y espermatozoide), para permitir la reprogramación nuclear y comenzar el desarrollo de un nuevo ser.

Referencias

1. Smith ZD, Hetzel S, Meissner A. DNA methylation in mammalian development and disease. Nat Rev Genet, 2025; 26 (1): 7-30. doi: 10.1038/s41576-024-00760-8
2. Takahashi K, Yamanaka S. Induction of pluripotent stem cells from mouse embryonic and adult fibroblast cultures by defined factors. Cell. 2006; 126 (4): 663-676. doi: 10.1016/j.cell.2006.07.024.
3. Kucharski R, Maleszka J, Foret S, Maleszka R. Nutritional control of reproductive status in honeybees via DNA methylation. Science. 2008; 319 (5871):1827-1830. doi:10.1126/science.1153069.
4. Lorenzo PM, Izquierdo AG, Rodriguez-Camero G et al. Epigenetic effects of healthy foods and lifestyle habits from the Southern European Atlantic diet pattern: a narrative review. Adv Nutr. 2022; 13(5):1725-1747. doi: 10.1093/advances/nmac038.
5. Zheng X, Liu X, Guo Y et al. Physical exercise and epigenetic modifications in skeletal muscle, brain, and heart. Epigenetics Chromatin. 2025; 18 (1): 12. doi: 10.1186/s13072-025-00576-8.
6. Simms C. How ageing changes our genes – huge epigenetic atlas reveals how ageing changes our genes. Nature. 2025; 645 (8080): 292-293. doi: 10.1038/d41586-025-02735-z.
7. Dias BG, Ressler KJ. Parental olfactory experience influences behavior and neural structure in subsequent generations. Nat Neurosci. 2014; 17 (1): 89-96. doi: 10.1038/nn.3594.