¿Qué hace a los gemelos idénticos cada vez más diferentes?

Con su equipo, Kempermann ha estudiado cómo ratones con un material genético prácticamente idéntico se van diferenciando con el paso del tiempo en su comportamiento, a pesar de vivir en el mismo entorno.

Después de corretear durante tres meses en un entorno complejo lleno de juguetes y en compañía de otros ratones, 40 roedores, genéticamente idénticos, desarrollaron comportamientos distintos . Según los investigadores, estas diferentes “personalidades” se relacionaban con el nacimiento de nuevas neuronas en el hipocampo, un área del cerebro implicada en la memoria y el aprendizaje. A su vez, el nacimiento de nuevas neuronas correlacionaba muy bien con lo exhaustivamente que los ratones exploraron su entorno .

Cada uno de los ratones, que tenían un mes al inicio del experimento, fue equipado con un microchip especial que emite señales electromagnéticas. Esto permitió a los científicos construir perfiles de movimiento de los ratones y cuantificar su comportamiento exploratorio. A pesar del ambiente común y de tener genes idénticos, los ratones mostraron patrones de comportamiento altamente individualizados . Reaccionaron a su entorno de forma diferente y en el curso de la experiencia de tres meses, estas diferencias aumentaron.

"Los animales no sólo eran genéticamente idénticos, también vivían en el mismo entorno," explica Kempermann, profesor de genómica de la regeneración del CRTD. "Sin embargo, este entorno era tan variado que cada ratón reunió sus propias experiencias individuales. Con el tiempo, los animales cada vez se diferenciaron más en sus experiencias y su comportamiento".

Entorno no compartido

En psicología se atribuye al entorno “no compartido” el hecho de que dos hermanos, aún siendo gemelos idénticos y criados en una misma familia y un mismo ambiente, desarrollen personalidades diferentes. Y los autores de la investigación creen que los resultados obtenidos proporcionan un modelo animal para estudiar esas sutiles diferencias englobadas bajo ese concepto difícil de cuantificar de entorno no compartido.

Y en esta investigación todo parece apuntar a las neuronas nuevas que se generan en el cerebro adulto, un proceso que se conoce como neurogénesis, aunque no se demuestra una relación de causa efecto. “ Se trata de un trabajo fascinante y muy interesante , cuyo principal mensaje y novedad consiste en revelar que ratones casi idénticos genéticamente van diferenciándose unos de otros con el paso del tiempo debido al modo en que exploran su entorno . Su comportamiento en este sentido correlaciona muy exactamente con el nivel de neurogénesis hipocampal adulta, o formación de nuevas neuronas”, explica José Luis Trejo, responsable del Grupo de Neurogénesis del Individuo Adulto en el Instituto Cajal del CSIC.

Que el ejercicio promueve la neurogénesis en ratones ya era conocido, pero el estudio de Science lo relaciona más concretamente con la intensidad en que cada ratón explora el entorno, que era común para todos. No contaba tanto cuánto ejercicio hacían, sino cómo de amplia era su área de campeo.

Además de un background genético casi idéntico, resalta Trejo, “la tasa de neurogénesis al principio del experimento era la misma y el medio ambiente compartido exactamente el mismo. Sin embargo, las diferencias en cómo los animales usan su entorno o cómo se desenvuelven en él, se van ahondando con el paso del tiempo e inducen cambios en sus cerebros ” Esas diferencias serían las que recoge el concepto de entorno “no compartido”

"Los autores han puesto de manifiesto un correlato morfológico relevante, comúnmente relacionado con la conducta de exploración espacial, y tan importante como la formación de neuronas nuevas en el adulto, que se relaciona directa y estrechamente con la conducta observada, y que va variando y haciendo diferentes a unos animales de otros al mismo tiempo y del mismo modo en que lo hace la conducta correspondiente”, aclara Trejo.

Cuestiones pendientes

No obstante quedan algunos aspectos por resolver, como señalan los propios autores de la investigación. Aspectos que Trejo resumen así: “Si puede estar influyendo en cómo el animal desarrolla con el tiempo su comportamiento diferencias individuales sutiles e indetectables con los métodos de análisis actuales, pero ya presentes en la neurogénesis hipocampal adulta al principio del experimento”.

Esas sutiles diferencias podrían estar ya latentes en los genomas de los ratones, que se incorporaron con un mes al experimento (y por tanto tienen una experiencia previa, aunque parece no influir en la tasa de neurogénesis) y las que podrían haber ocurrido incluso durante la gestación (posición dentro del útero de cada uno, diferencias en la alimentación intrauterina) o interacciones postnatales, incluyendo el manejo y la alimentación.

Todos estos factores podrían ser una fuente inicial de diferencias “epigenéticas” , que aún con un material genético casi idéntico, hace que se lea de forma diferente en cada uno en función de las interacciones señaladas antes y dé lugar a diferencias sutiles iniciales que se van haciendo más patentes con el paso de los años, como apuntan los autores en su artículo.

Esas diferencias hacen que los gemelos, con el paso del tiempo, tengan intereses y habilidades diferentes e incluso, como apuntan algunos estudios, enfermedades diferentes, influidas por sus pautas de alimentación, ejercicio y ritmo de vida, que se reflejan en el material genético en forma de grupos químicos añadidos o eliminados, que activan y desactivan genes, y dan lugar a “epigenomas” diferentes.

Escultores de nuestro cerebro

Ya lo decía nuestro Nobel Ramón y Cajal , “ cada hombre puede ser, si se lo propone, escultor de su propio cerebro ”. Esta frase acuñada hace un siglo por un neurocientífico de gran intuición, cuenta ahora con una base neurobiológica aportada por el equipo de Gerd Kempermann.

“ El modo en que se conduce cada individuo en su entorno condiciona la evolución posterior de su cerebro y eso a su vez influye en cómo se comporta a continuación, en un proceso sin fin en el que ‘la forma en que vivimos nuestras vidas determina cómo somos’, o como cambia nuestro cerebro. El ejemplo más reciente y fascinante de plasticidad neural durante la vida adulta, o cómo la formación de nuevas neuronas en el hipocampo adulto contribuye a determinar nuestra habilidad para enfrentarnos a las novedades y cambios de nuestro entorno”, explica el investigador del Instituto Cajal.

Y cuál es el papel de estas neuronas nuevas . Pues según trabajos previos podrían ayudarnos a diferencias los recuerdos que almacenamos en nuestra memoria cuando estos son muy parecidos. Con un ejemplo práctico , las neuronas nuevas se consideran las responsables de que recordemos en qué parte del parking hemos dejado el coche, ¿en el mismo que ayer?, ¿en otro distinto?, y evitarnos el mal rato de tener que buscarlo. De alguna forma adaptarían el patrón de conexiones (el cableado) general del hipocampo (necesario para llevar a cabo su función) a las necesidades individuales, apuntan Olaf Bergmann y Jonas Frisén, en un comentario que acompaña al artículo de Science. Serían responsables también de la plasticidad del cerebro para adaptarnos a distintos ambientes.

“La neurogénesis adulta también ocurre en el hipocampo de los seres humanos," dice Kempermann. "Por lo tanto, asumimos que hemos rastreado una base neurobiológica para la individualidad que también se aplicaría a los seres humanos ”

"El hallazgo de que el comportamiento y experiencia contribuyen a las diferencias entre individuos tiene implicaciones en Psicología, ciencias de la educación, biología y medicina ," afirma Ulman Lindenberger, director del centro de Psicología del Instituto Max Planck para el desarrollo humano (MPIB) en Berlín. " Nuestros resultados muestran que el propio desarrollo contribuye a diferencias en el comportamiento adulto . Esto es lo que muchos han asumido, pero ahora hay evidencia neurobiológica directa en apoyo de esta afirmación. Nuestros resultados sugieren que la experiencia influye en el envejecimiento de la mente humana”, aclara.

En el estudio, un grupo de control de animales alojados en un recinto relativamente poco atractivo también fue examinado; en promedio, la neurogénesis en estos animales fue menor que en los ratones experimentales. "Cuando se mira desde perspectivas educativas y psicológicas, los resultados de nuestro experimento sugieren que un entorno enriquecido fomenta el desarrollo de la individualidad”, señala Lindenberger.