dimecres, 3 de desembre de 2008

El DNA com a magatzem de records






Els mecanismes pels quals es generen els records dins el nostre cervell són tot un misteri. Es creu que les experiències fan que les nostres neurones canviïn de forma, generant noves connexions entre elles i d'aquesta manera emmagatzemant el record. Així es formaran unes xarxes de neurones que contindran tota la informació necessària per reproduir una experiència viscuda, olors, imatges o sons, en forma d'activitat cerebral. Però hi ha un problema en aquesta hipòtesi.



Per formar noves connexions o reforçar les existents, donant plasticitat a les neurones, calen proteïnes estructurals. I aquestes biomolècules són sotmeses a un recanvi constant, podent durar fins a una o dues setmanes, però acaben degradant-se. A més, altres estudis fan referència a un continu moviment de les neurones, el que faria el manteniment de les connexions neuronals només temporal. Sent així, com s'ho pot fer una xarxa de neurones per mantindre un record durant tota una vida? Aquest recanvi proteic és el que porta de corcoll als neurobiòlegs i el responsable de que tot això no sigui més que una hipòtesi amb defensors i detractors.



Però recentment ha sortit un altre candidat com a magatzem de records al cervell. Es tracta d'una biomolècula molt resistent, perdurable en el temps i que disposa de tota una maquinària al seu voltant que la repararà si alguna cosa va malament. El DNA.



De fet el DNA ja és ben conegut per la seva capacitat “memorística”. Una cèl·lula hepàtica sempre serà hepàtica i, en divir-se, donarà com a resultat una altra cèl·lula hepàtica. El mateix passa amb una cèl·lula de ronyó. Tot i això, ambdues contenen exactament la mateixa informació genètica. La diferència entre les dues són els gens que s'expressen o es reprimeixen. I aquests gens continuen expressats o reprimits generació rera generació cel·lular. La "identitat cel·lular" es recorda al llarg de tota la vida de la cèl·lula i de l'individu que la conté. Com? Doncs el mecanisme per excelència és la metilació. Es tracta de posar grups metil (un carboni i tres hidrògens CH3) sobre les bases que formen el DNA, de forma que cada tipus cel·lular tindrà un patró de metilació determinat al seu DNA. I aquestes metilacions són perdurables en el temps, transmetent-se a la descendència de la cèl·lula. De fet, n'hi ha que són tan estables que poden transmetre's a la nostra descendència. I aquesta estabilitat contrasta amb la escassa vida útil de les proteïnes.


Per això la Courtney Miller i en David Sweatt de la University of Alabama in Birmingham van posar-se a estudiar si aquestes metilacions, a banda de "fer recordar" a una cèl·lula la seva pròpia identitat podrien trobar-se relacionades , literalment, amb l'emmagatzematge dels records al nostre hipocampus. Per fer-ho van agafar uns ratolins i els van sotmetre a una situació cruel, però que sens dubte recordarien: Els van posar a un caixa on van rebre una descàrrega elèctrica. Un cop fet això, si tornaven a posar el ratolí dins la caixa es quedava paralitzat perquè recordava el mal moment sofert temps abans dins aquell lloc. Però si feien el mateix amb un ratolí al que havien administrat un compost que inhibeix la metilació, el ratolí tornava a entrar a la caixa sense cap problema. El record de la descàrrega elèctrica no s'havia format. La metilació del DNA de les neurones es revelava així com un factor clau en la generació dels records.


Aquesta metilació del DNA és un mecanisme crucial en el desenvolupament de l'indiviu desde l'estat embrionari, dirigint les pautes d'expressió gènica que duran a la generació dels diferents òrgans i per això es pensa que els patrons de metilació són força inamobibles. No obstant, aquest estudi subralla la gran dinàmica dels canvis soferts al DNA en generar-se els records, tot i que potser són només les neurones les úniques cèl·lules capaces de canviar la seva epigenètica d'aquesta manera: Haurien adoptat les eïnes cel·lulars utilitzades en el desenvolupament de l'individu per poder enmagatzemar records, convertint-se en unes cèl·lules encara més especials del que ens imaginàvem.

Així, pel que sembla, El nostre DNA no només guarda l'informació genètica sinó que es postula com a un bon candidat pel manteniment dels nostres records al cervell. Les sensacions que rebem de l'exterior i els sentiments que ens provoquen canvien el nostre DNA neuronal, fent que es generin els records i quedin fixats en el més íntim de nosaltres. El DNA es reafirma així com la molècula de la memòria, capaç de mantindre els records genètics de qualsevol espècie des del seu orígen o de fixar les memòries més íntimes de l'individu
.


10 comentaris:

Edu ha dit...

Interessantíssim!

El cervell segueix essent un gran misteri. Fa un temps vaig llegir algo crec que publicat a la revista Cell que parlava de la importància de les cèl·lules glials en la creació del records i la memòria. Això era sorprenent perquè les neurones perdien el monopoli pel que fa a la comunicació cerebral.

Coses tan complexes com la memòria o la consciència, sembla que no poden explicar-se a només a nivell neuronal, i alguns científics aposten per la mecànica cuàntica.

No coneixia però aquesta hipòtesi del DNA. Molt interessant!

Anònim ha dit...

Piku. Impresionant, si es com dius posible heretar records, pot tenir alguna cosa a veure amb els instints, i la memòria genètica d'alguns animals i plantes.

Asimetrich ha dit...

Ep Edu, gràcies. D'això que dius de la mecànica quàntica no en tenia ni idea. Suposo que es tracta de passar de nivell cel·lular o molecular a atòmic. De un i do, però, és clar, coses tan complexes com la memòria o la consciència necessiten de respostes imaginatives. Molt interessant el que expliques.

Piku, sabia que es podia fer aquesta interpretació de les meves paraules. Però en cap moment parlo d'heretar records, suposo que no m'he explicat del tot bé.

Segons l'estudi, a la formació de records les neurones fan servir elements que, en certes situacions i en altres contextes, poden ser heretables... però perquè alguna cosa s'hereti ha d'estar present a les cèl·lules germinals. Que les neurones canviïn el seu patró de metilació no te perquè afectar a l'espermatozou o a l'òvul.

En quant a la memòria genètica, a què et refereixes exactament?.

Dodger ha dit...

Increible!

Aquesta explicació té sentit, oi tant que si. L'epigenètica ens ha de resoldre cada vegada més coses.

Asimetrich ha dit...

I tant, queda tant per descobrir...

Salva ha dit...

Uauh! Entrar en la base "molecular" de la memòria! Increïble...

Podria ser que els records de la infància s'enmagatzemessin en neurones no del tot diferenciades i que encara poguessin divider-se en d'altres? Això explicaria per què són els records de la més tendra infància els que es mantenen més temps...

Afectarà l'Alzheimer la metilació del DNA? Es períodes d'amnèsia es deuran a la manca d'un radical de 4 àtoms? Brrrr... quantes preguntes!

Crec que vaig llegir alguna cosa sobre desmetilases... però ara mateix no me n'enrecordo... algú té pastilles de metils per aqui?

Asimetrich ha dit...

jajaja, Salva amb gent com tu no faltaria la feina a cap investigador. Són unes preguntes molt però que molt interessants. La de l'aprenentatge dels nens, per exemple, em fas pensar en els idiomes: l'enorme facilitat que tenen els nens per captar-los de ben petits i que es va perdent amb el temps.

Total, que el teu comentari seria un magnífic final pel post.

Salva ha dit...

Ei, ei. Para.... que em faràs pujar els colors i els nivells de metilació...

El tema dels idiomes seria un camp a estudiar... i veure si hi ha una relació entre nivell de metilació i "dificultad" de l'idioma... JA veig els nous mètodes d'estudi: Metil-english i el mètode per logodepes: meitalià

Asimetrich ha dit...

vale ja paro XDD. Però això de la metilació en neurones segur que dona per molt. Entre metilacions, RNA d'interferència i DNA no codificant s'està vivint un boom (un altre més) en regulació genòmica. Pos no queda res...

I això del metil-english on es compra? jo en vull ... :-)

Albertinho ha dit...

Molt engrescador aquest post!

Deu ni do la de portes per estudiar que s'han obert. A mi m'ha quedat el dubte de la immediatés de la metilació. Es a dir, tu tens avui una experiència culpidora (en negatiu o positiu), quan trigaria el DNA de la neurona a metilar-se? La consciència i la memòria dels darrers dies em sembla una cosa molt instantània per engegar tot un procés de metilatge del DNA.

Sobre el aprenentatge en els nens jo he llegit que fins els 12 anys més o menys per aprendre idiomes fas servir una part del cervell. A partir de llavors en fas servir una altre que sembla ser menys efectiva. Per exemple, ja no seràs capaç de fer perfectament certs sons del anglès o l'alemany etc... si ja has començat a estudiar-los després dels 12 anys. Potser aquestes diferents parts estan composades de neurones amb més o menys capacitat de ser metilades. Tot plegat és un gran misteri.