Los gemelos idénticos no comparten el 100% de su ADN
Los gemelos idénticos se forman a partir del mismo óvulo y obtienen el mismo material genético de sus padres, pero eso no significa que sean genéticamente idénticos en el momento de nacer.
Esto se debe a que los llamados gemelos idénticos recogen mutaciones genéticas en el útero, ya que sus células tejen nuevas cadenas de ADN y luego se dividen en más y más células. En promedio, los pares de gemelos tienen genomas que difieren en una media de 5,2 mutaciones que ocurren al principio del desarrollo, según un nuevo estudio.
"Una observación particularmente sorprendente es que en muchos pares de gemelos, algunas mutaciones son portadas por casi todas las células de un gemelo pero completamente ausentes en el otro", dijo en un correo electrónico Ziyue Gao, un profesor asistente de genética de la Universidad de Pennsylvania, que no participó en la investigación.
En raras ocasiones, la madre da a luz a dos pares de gemelos idénticos, uno detrás del otro.
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Los autores del estudio estiman que, en aproximadamente el 15% de los pares de gemelos idénticos, un gemelo lleva un número "sustancial" de mutaciones que el otro no comparte.
"Eso puede ser hasta unas 10 o 15 mutaciones", dijo el autor principal Kari Stefansson, CEO de deCODE genetics, una subsidiaria de la compañía biofarmacéutica Amgen que estudia el genoma humano. El estudio no especificó en qué parte del genoma se producen estas mutaciones, o si aparecen principalmente en genes que codifican tipos específicos de proteínas; ésta podría ser un área de investigación futura, dijo Stefansson.
El hermanamiento se produce cuando un solo óvulo fecundado, llamado cigoto, se divide y da lugar a dos embriones separados; esto ocurre típicamente entre uno y siete días después de la fecundación, dijo Stefansson, aunque en casos más raros, el hermanamiento puede ocurrir entre el día 8 y el 13. Cuanto más tarde se produzca la división, más células se habrán acumulado cuando los gemelos se separen.
Así que cuando un gemelo tiene muchas mutaciones que el otro no, es posible que los hermanos se hayan separado el uno del otro muy pronto en el desarrollo, poco después de que su óvulo compartido se haya dividido por primera vez en dos células separadas, dijo Gao.
Alternativamente, el óvulo puede haberse dividido después de que una docena o más de células se hayan acumulado, pero ese grupo de células no se dividió de manera uniforme entre ellas. En cambio, un gemelo (es decir, la mitad del cigoto) puede haber enganchado un grupo de células que en su mayoría provenían de una célula madre y por lo tanto portaban mutaciones comunes, mientras que el otro gemelo obtuvo un grupo de células que carecían de esas mutaciones, dijo.
"Algunos de ellos son probablemente intrascendentes ... y algunos de ellos pueden conducir a enfermedades", dijo Stefansson. En los estudios de gemelos, que los científicos utilizan para explorar si la genética o los factores ambientales tienen más influencia sobre un rasgo determinado, "tendremos que tener en cuenta la influencia de estas mutaciones", dijo.
El nuevo estudio, publicado el 7 de enero en la revista Nature Genetics, ofreció esta instantánea única en el desarrollo temprano porque los autores hicieron un inteligente trabajo detectivesco usando el ADN de tres generaciones de personas.
Estos individuos incluían 387 pares de gemelos idénticos y dos conjuntos de trillizos, así como sus padres, cónyuges e hijos. (Los trillizos también eran monocigóticos, es decir, se separaron del mismo huevo.) Al secuenciar genomas enteros de todos estos miembros de la familia, el equipo pudo rastrear qué mutaciones aparecieron en qué gemelos, y cuáles de esas mutaciones se transmitieron a la descendencia de los gemelos.
Si una mutación se transmite a través de varias generaciones, eso indica que es una mutación de la línea germinal, que aparece en los óvulos, el esperma y sus precursores. Si esa misma mutación también aparece en las células somáticas (no reproductivas) del progenitor, es probable que esa mutación haya aparecido durante su desarrollo temprano, señalan los autores.
Eso es porque en las primeras semanas después de la fertilización, no se ha programado todavía ninguna célula para convertirse en células germinales, por lo que todas las células pueden heredar las mismas mutaciones. Después de que las células se diferencian en células germinales y somáticas, las nuevas mutaciones que aparecen en las células somáticas no se transmitirán a los hijos de la persona, mientras que las nuevas mutaciones en las células germinales sí lo harían, según el Instituto Nacional del Cáncer.
Así que "si tal mutación se encuentra en la sangre de un gemelo y se transmite a su descendencia, esta mutación se produjo durante su desarrollo temprano", cuando todas las células estaban estrechamente relacionadas, dijo Gao.
Además de rastrear mutaciones entre generaciones, los autores buscaron mutaciones que se compartían dentro de un conjunto de gemelos pero que no estaban presentes de manera uniforme en todas sus células. Este fenómeno, conocido como mosaicismo, indica que la mutación ocurrió después de la fertilización del óvulo pero antes de que el óvulo se separara, ya que ambos hermanos tienen la peculiaridad, dijo Gao.
Utilizando ambos métodos, el equipo fue capaz de señalar qué mutaciones surgieron en esta estrecha ventana de desarrollo temprano, y con qué frecuencia un gemelo tenía una mutación que el otro no tenía. En resumen, no se puede asumir que los gemelos idénticos compartan un ADN idéntico, según descubrieron.
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Una limitación del estudio es que los autores recogieron ADN de los hisopos de las mejillas y de las muestras de sangre, pero no recogieron ADN de, digamos, espermatozoides u óvulos, dijo Gao. Si se secuencian más tejidos, es probable que los autores identifiquen más mutaciones embrionarias y puedan identificar mejor esas mutaciones hasta una cierta etapa de desarrollo en base a sus frecuencias en diferentes tejidos, anotó.
Además, los autores señalaron que no sabían qué gemelos compartían el saco amniótico, la placenta o el corion, la membrana que da origen a la parte fetal de la placenta. Con esa información, podían determinar si el hecho de compartir estas estructuras está relacionado con el número o el momento de las mutaciones genéticas en el desarrollo temprano.
Por ahora, la conclusión del estudio actual es que los científicos no deben asumir que los gemelos idénticos comparten un ADN 100% idéntico; tales suposiciones podrían llevarlos a sobreestimar la influencia del medio ambiente, cuando en realidad, una mutación genética puede ser la fuente de una determinada enfermedad o rasgo, dijo Stefansson.
Sin embargo, "tales diferencias genómicas entre gemelos idénticos son todavía muy raras, del orden de unas pocas diferencias en 6.000 millones de pares de bases", siendo los pares de bases los bloques de construcción del ADN, dijo Gao. No está claro cuántas de estas pequeñas mutaciones resultarían en un cambio funcional que altere el funcionamiento de la célula y, en general, "dudo que estas diferencias tengan una contribución apreciable a las diferencias fenotípicas [u observables] en los estudios de gemelos", añadió.
