Investigadores descubren cómo los genes de los padres afectan el comportamiento de los niños

La paternidad no es la única forma en que las madres y los padres afectan el comportamiento de sus hijos. Los genes también importan. Y aunque la mayoría de nuestros genes se heredan en pares, una copia de cada padre, las madres y los padres ejercen su influencia genética de diferentes maneras. Según una nueva investigación dirigida por científicos de la Universidad de Utah Health, cada padre tiene su propio impacto en las hormonas y otros mensajeros químicos que controlan el estado de ánimo y el comportamiento.

«Estamos realmente intrigados de que exista esta área inexplorada de la biología que controla nuestras decisiones», dice Christopher Gregg, Ph.D., investigador principal y profesor asociado en el Departamento de Neurobiología de la U of U Health. Obtener una imagen más clara de los factores genéticos que dan forma al comportamiento es un paso crucial hacia el desarrollo de mejores diagnósticos y tratamientos para los trastornos psiquiátricos, dice.

En la edición del 8 de marzo de 2022 de la revista Informes de celdaEl equipo de investigación de Gregg informa que ciertos grupos de células en el cerebro del ratón dependen exclusivamente de la copia de la madre de un gen que se necesita para producir mensajeros químicos esenciales en el cerebro llamados neurotransmisores. En estas células, la copia del gen de los padres permanece apagada. Sin embargo, en un órgano diferente, la glándula suprarrenal, ciertas células favorecen la copia del mismo gen que el padre. Allí, el gen está involucrado en la producción de la hormona del estrés, la adrenalina.

Después de identificar este cambio inesperado en el control de los padres de un solo gen, el equipo de Gregg pasó a demostrar que tenía consecuencias para el comportamiento. Descubrieron que el gen de cada padre afectaba a los hijos e hijas de manera diferente: ciertas decisiones en los hijos estaban controladas por el gen de la madre, mientras que los padres tenían control sobre algunas decisiones en las hijas.

En términos evolutivos, esta forma de regulación genética puede reflejar diferentes prioridades de los padres, dice Gregg. «No todo el mundo tiene el mismo tipo de intereses, resultados y efectos selectivos», explica. «Las hijas necesitan criar camadas. Los hijos a menudo se dispersan y se mudan a nuevos entornos». En consecuencia, puede ser de interés para los padres influir de manera diferente en el comportamiento de sus hijos e hijas.

La revelación de que los alelos maternos y paternos del mismo gen a lo largo del eje cerebro-suprarrenal pueden tener consecuencias fenotípicas dispares, o posiblemente incluso antagónicas, en el comportamiento es una observación intrigante».

Paul Bonthuis, Ph.D., primer autor del artículo, profesor asistente, Departamento de Biociencias Comparadas, Universidad de Illinois en Urbana-Champaign

«El eje cerebro-suprarrenal es una parte muy importante de la biología de los mamíferos que controla el comportamiento y afecta el estrés, el estado de ánimo, el metabolismo y la toma de decisiones», explica Gregg. Él dice que este hallazgo es un primer paso hacia la comprensión de cómo los genes de los padres pueden afectar los comportamientos más rutinarios y las condiciones de salud relacionadas en las personas, desde enfermedades mentales y adicciones hasta cáncer y enfermedad de Alzheimer.

Definición de toma de decisiones

En el estudio actual, Gregg y sus colegas se centraron principalmente en un gen llamado dopa descarboxilasa, que las neuronas necesitan para fabricar neurotransmisores de dopamina, serotonina y noradrenalina que regulan una variedad de funciones, desde el estado de ánimo hasta el movimiento.

Las copias del gen de la dopa descarboxilasa de ambos padres están activas en el cerebro, pero Gregg y sus colegas encontraron previamente una ligera preferencia en todo el cerebro por la copia materna. Para investigar si esta preferencia estaba localizada en ciertas células o regiones del cerebro, el equipo creó ratones genéticamente modificados para unir una etiqueta fluorescente a la enzima dopa descarboxilasa; rojo si se produjo usando un gen heredado de la madre, azul si se usó un gen del padre. Entonces podrían simplemente mirar bajo un microscopio para ver qué copia del gen del padre estaba activa.

Después de examinar todo el cerebro del ratón, encontraron 11 regiones que contenían grupos de neuronas que usan solo la copia de la madre del gen de la dopa descarboxilasa. La dopa descarboxilasa también se usa en la glándula suprarrenal, donde se necesita para producir la hormona adrenalina que desencadena respuestas de «lucha o huida» ante el peligro o el estrés, por lo que los investigadores también observaron allí. Allí encontraron grupos de células que dependían exclusivamente de la copia del gen heredado del padre.

Debido a que la dopa descarboxilasa es tan importante para regular el estrés, el miedo, la ansiedad y el procesamiento de recompensas, los investigadores querían saber cómo esta impronta le dio a los padres más influencia sobre ciertos comportamientos en sus hijos.

Para averiguarlo, observaron la forma en que los ratones con mutaciones en cualquiera de las copias del gen buscaban comida. Las ratas en sus experimentos tenían libertad para explorar, actuando sobre miedos y motivaciones en conflicto tal como lo harían en la naturaleza. Sus movimientos cuando asumieron riesgos, se retiraron a un lugar seguro y reanudaron la búsqueda de alimento parecían en su mayoría aleatorios; pero el equipo de Gregg usó algoritmos de aprendizaje automático para encontrar patrones en comportamientos complejos. Al dividir el comportamiento de búsqueda de alimento en módulos, identificaron diferencias de comportamiento asociadas con la copia de los genes de dopa descarboxilasa de cada padre.

Estos experimentos muestran que apagar una copia principal en un grupo selecto de celdas es suficiente para tener un impacto significativo en el comportamiento. Gregg dice que su equipo tiene evidencia de que varios genes están sujetos a este tipo de sesgo hacia el uso de una copia de los padres.

«Sueño con este nuevo campo de la genética de decisiones, donde descubrimos sistemáticamente las copias de los genes parentales que controlan decisiones y acciones específicas en contextos particulares», dice Gregg. Dichos estudios podrían llevar a los investigadores a células y circuitos neuronales con roles en el comportamiento no reconocidos anteriormente.