Genes y conducta

Una conducta se configura por la interacción entre los genes y el medio ambiente. Incluso las conductas más estereotipadas de los animales simples pueden recibir la influencia del ambiente, mientras que las conductas altamente evolucionadas de los seres humanos, como el lenguaje, tienen limitaciones impuestas por factores hereditarios.Un ejemplo es la fenilcetonuria. Esta enfermedad causa un grave trastorno de la función cognitiva que afecta a un niño de cada 15 000. Los niños que expresan esta enfermedad tienen dos copias anormales del gen que codifica la fenilalanina hidroxilasa, la enzima que convierte la fenilalanina, un aminoácido que forma parte de las proteínas de la dieta, en otro aminoácido, la tirosina. Muchos más niños son portadores de una sola copia anormal del gen y se encuentran asintomáticos. Los niños que carecen de las dos copias funcionales del gen presentan altos niveles sanguíneos de fenilalanina. Estos niveles sanguíneos elevados determinan a su vez la producción de un metabolito tóxico que interfiere en la maduración normal del cerebro.El tratamiento de este trastorno es muy sencillo y eficaz: el retraso mental se puede evitar por completo restringiendo el aporte de proteína, reduciendo la fenilalanina de la dieta.La fenilcetonuria es un ejemplo claro de cómo el fenotipo de un individuo dependen de la interacción entre los genes y el ambiente.Está claro que la conducta no se hereda, se hereda el ADN, que codifica las proteínas. Los genes que se expresan en las neuronas codifican proteínas que son importantes para el desarrollo, mantenimiento y regulación de los circuitos nerviosos que constituyen la base de todos los aspectos de la conducta. A su vez, los circuitos nerviosos están compuestos por muchas neuronas, cada una de las cuales expresa un conjunto especial de genes que dirige la producción de proteínas específicas. Para el desarrollo y función de un único circuito nervioso es necesaria una amplia gama de proteínas estructurales y reguladoras. Se pueden producir diferencias sutiles en la conductazo sólo por la presencia o ausencia de un determinado producto genético o conjunto de productos, sino también por el grado en que se expresan los diferentes productos génicos o por la contribución específica de éstos.La interacción entre genes, proteínas y circuitos nerviosos que subyace la conducta se ha estudiado en diversos organismos, cuya complejidad varía desde gusanos y moscas hasta ratones y seres humanos. La genética molecular proporciona las técnicas para identificar los genes que participan en una determinada conducta y establecer cómo controlan la conducta las proteínas codificadas por ellos.

La información genética se almacena en los cromosomas

Los genes contribuyen al sistema de circuitos de la conducta de dos maneras fundamentales:

- Por medio de su capacidad para replicarse de forma fiable, cada gen proporciona copias de sí mismo a todas las células del organismo, así como a sucesivas generaciones de organismos.

- Cada gen que se expresa en una célula dirige la fabricación de proteínas específicas que determinan la estructura, la función y otras características biológicas de la conducta

Con raras excepciones, cada célula del cuerpo humano contiene con precisión la misma dotación de genes, cerca de 80 000. La razón por la cual unas células son distintas de otras, el por qué una célula se convierte en un hepatocito y otra en una célula cerebral, es que en cada tipo celular se expresa (como ARN mensajero) un conjunto de diferentes genes. Cuáles son los genes y proteínas que se activan en una determinada célula depende de las interacciones entre las moléculas en el seno de la célula, entre células vecinas y entre la célula y el medio externo del organismo.El ADN de cada gen que codifica una proteína está compuesto en segmentos, llamados exones, que codifican partes de la proteína, y estos segmentos codificadores tienen intercalados segmentos no codificadores llamados intrones. El ADN no se distribuye al azar en el núcleo sino que está dispuesto ordenadamente en estructuras llamadas cromosomas. El número de cromosomas varía en los diferentes organismos. Con algunas excepciones, los organismos unicelulares son haploides, sólo tienen una copia de cada cromosoma. Los organismos multicelulares más complejos (gusanos, moscas de la fruta, ratones y seres humanos) son diploides, en todas sus células somáticas portan dos copias homólogas de cada gen, una procedente de la madre y otra del padre.

El genotipo es un determinante en la conducta humana

Con independencia de Mendel, Francis Galton comenzó a aplicar genética a la conducta humana en 1896. En su libro “Hereditary genius” Galton proponía que los parientes de sujetos superdotados tenían más probabilidades de lo que predice al azar de estar dotados de similares capacidades: cuanto más estrecha sea la relación de parentesco, mayor será la incidencia de estos sujetos talentosos.En 1883 introdujo la idea del estudio en gemelos, un método que aún hoy en día sigue siendo una estrategia fundamental para evaluar la importancia de los genes y el ambiente en los rasgos conductuales complejos.Los gemelos idénticos son monocigotos; desarrollan un único cigoto que se divide en dos poco después de la fecundación. Por el contrario, los gemelos bivitelinos, son dicigotos, es decir, se desarrollan a partir de dos huevos fecundados diferentes. Por lo tanto, los gemelos dicigotos, como los hermanos normales, comparten en promedio la mitad de su información genética.La contribución ambiental a los rasgos de la conducta se divide en componentes compartidos y no compartidos. Las influencias compartidas, como las prácticas de crianza los ingresos económicos, pueden ser el sustrato de similitudes fenotípicas entre los miembros de la familia. Por el contrario, las influencias no compartidas como las relaciones entre compañeros de colegio, puede crear diferencias entre los miembros de la familia. Las semejanzas de personalidad entre parientes biológicos se deben fundamentalmente a componentes genéticos, y las diferencias proceden de factores genéticos y ambientales no compartidos.Aunque los estudios en gemelos monocigotos y de familias apoyan con firmeza la idea de que la conducta humana posee un importante componente hereditario, no nos dicen cuántos genes son importantes, y mucho menos cómo afectan la conducta genes específicos.

La deleción de un gen que codifica una enzima importante para la producción de dopamina altera la conducta locomotora y la motivación.

La dopamina, al igual que la serotonina, es un importante transmisor monoaminérgico del SNC. La mayoría de las neuronas dopaminérgicas tienen sus cuerpos celulares en la sustancia negra, mientras que sus axones se proyectan hacia el cuerpo estriado. Se a implicado a las neuronas dopaminérgicas en la regulación de la conducta motora, la degeneración de neuronas dopaminérgicas es el sustrato de la enfermedad de parkinson. Se piensa que otras vías dopaminérgicas regulan conductas motivadas. La disfunción de estas vías puede conducir a la esquizofrenia.La función del sistema dopaminergico en mamíferos se a estudiado tradicionalmente mediante técnicas farmacológicas. Sin embargo, recientemente se han aplicado técnicas de inactivación génica.En una serie de experimentos se bloqueó la capacidad de las neuronas para sintetizar dopamina inactivando selectivamente el gen que codifica la tirosina hidroxilasa, una de las enzimas más importantes en la síntesis de dopamina.

Genes únicos son factores esenciales en ciertos rasgos conductuales humanos

Las mutaciones en el receptor de dopamina pueden influir en la conducta buscadora de novedades

Los estudios de gemelos idénticos sugieren que algunas características de la personalidad tienen un importante componente hereditario, pero en ningún caso se ha demostrado rigurosamente este hallazgo identificando un gen específico. Un candidato es la conducta buscadora de novedades, que se caracteriza por risa o excitación ante estímulos novedosos. Las personas con puntuaciones altas en pruebas sobre la conducta de búsqueda tienden a ser impulsivas, exploradoras, volubles, irascibles y extravagantes. A menudo hacen cosas buscando emociones, en contraposición a quienes piensan las cosas antes de tomar una decisión. Los estudios de gemelos sugieren que la conducta de búsqueda de novedades se hereda aproximadamente en un 40%. Un componente importante (aprox el 10% del componente genético) parece deberse al poliformismo de un único gen, el gen que codifica el receptor D4 de dopamina. La dopamina participa en la conducta exploradora y de búsqueda de placer. Existen al menos 5 receptores de dopamina denominados D1 D5. El receptor D4 se expresa en el hipotálamo y en las zonas límbicas relacionadas con las emociones.

La mayoría de los rasgos conductuales complejos de los seres humanos son multigénicos

La mayoría de los rasgos conductuales, así como la mayor parte de las enfermedades genéticas frecuentes, son multigénicos; están determinados por varios genes en interacción con factores ambientales.A diferencia de los rasgos mendelianos de localización única, los rasgos multigénicos no poseen un tipo de herencia sencillo reconocible y por lo tanto es difícil de analizar las contribuciones relativas de varios genes a un rasgo. Sin embargo, el hecho de determinar qué genes contribuyen a los rasgos humanos

complejos tiene profundas implicaciones en los cuidados y el tratamiento de la patología humana.