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11 de junio de 2012

Una cosa o dos sobre gemelos


Todos los veranos, el primer fin de semana de agosto, miles de gemelos se reúnen en un pequeño pueblo de Ohio llamado Twinsburg (literalmente «ciudad de gemelos») en honor de dos gemelos idénticos que vivieron hace casi dos siglos. Acuden, de dos en dos, al Festival de los Gemelos, un maratón que dura tres días en el que hay comida, actuaciones y concursos, y que ha ido adquiriendo éxito hasta convertirse en una de las reuniones de gemelos más importantes del mundo.

Dave y Don Wolf, de Michigan, asisten a este festival desde hace años. Como la mayoría de los gemelos participantes, disfrutan cuando están juntos. De hecho, durante los últimos 18 años, estos dos camioneros de 53 años de edad, con barbas idénticas hasta el pecho, han hecho unos cinco millones de kilómetros uno junto al otro transportando todo tipo de mercancías, desde pañales hasta latas de sopa, desde el estado de Washington hasta el de Nueva Jersey. Mientras uno se sienta al volante del camión, el otro echa una cabezada en la cabina. Escuchan las mismas emisoras de música góspel y consumen la misma dieta rutera a base de salami, manzanas y queso cheddar. En sus días libres van juntos a cazar o a pescar. Es una vida perfecta para ellos.«Será porque somos gemelos», dice Don.


Esta tarde, en el festival, los hermanos se han detenido en una caseta dedicada a una investigación patrocinada por el FBI, la Universidad de Notre Dame y la Universidad de Virginia Occidental. Dentro de la gran carpa blanca, unos técnicos fotografían a las parejas de gemelos con cámaras de alta resolución, les toman las huellas dactilares y les escanean el iris de los ojos para averiguar si el software de reconocimiento de caras más avanzado es capaz de distinguirlos.

«Los gemelos idénticos pueden parecernos iguales, pero un sistema digital de análisis de imágenes detecta diferencias mínimas en las pecas, los poros de la piel o la curva de las cejas», me explica Patrick Flynn, informático de Notre Dame. Pero ahora, dice, hasta los sistemas más avanzados pueden confundirse si hay cambios en la iluminación o en la expresión facial.


Por la barba que les cubre la mitad de la cara, los Wolf plantean un problema que a ellos parece divertirles. «Cuando me hicieron la foto –cuenta Dave–, pregunté si serían capaces de reconocerme si cometiera un crimen y luego me afeitara. El hombre me miró y dijo: “Probablemente no. Pero no cometa ningún crimen”.»

Herencia y entorno

Flynn y sus colegas no son los únicos científicos que trabajan aquí. Con el permiso de los organizadores del evento, otros han instalado casetas junto al recinto del festival. En una carpa contigua al proyecto del FBI, investigadores del Monell Chemical Senses Center de Filadelfia piden a los gemelos que beban unos sorbos de alcohol para ver si reaccionan de la misma manera al sabor. Al lado, médicos de los Hospitales Universitarios de Cleveland someten a las hermanas gemelas a un cuestionario sobre salud femenina. Enfrente, un dermatólogo de Procter & Gamble entrevista a los gemelos sobre daños en la piel.

Para estos científicos y para los investigadores en biomedicina, los gemelos ofrecen una oportunidad de oro para identificar qué rasgos están determinados por nuestros genes y cuáles por el ambiente, es decir, para distinguir entre la influencia de la herencia y la del entorno. Como los gemelos idénticos (o monocigóticos) proceden de un único óvulo fecundado que se ha dividido en dos, comparten prácticamente el mismo código genético. Cualquier diferencia entre ellos (por ejemplo, una piel de aspecto más joven) tiene que estar causada por factores ambientales (por ejemplo, menos tiempo de exposición al sol).

Por otro lado, comparando las experiencias de los gemelos idénticos con las de los gemelos fraternos (o dicigóticos), también llamados mellizos, que proceden de óvulos diferentes y comparten por término medio la mitad del ADN, los investigadores pueden cuantificar la influencia de los genes sobre nuestras vidas. Si los gemelos idénticos presentan más similitudes entre sí respecto a una enfermedad que los fraternos, entonces la propensión a esa enfermedad puede tener al menos un componente hereditario.

Estas dos líneas de investigación (el estudio de las diferencias entre gemelos idénticos para aislar la influencia del ambiente, y la comparación entre gemelos idénticos y fraternos para medir la influencia de los factores genéticos) han sido cruciales para comprender la interacción de la herencia y el entorno en la determinación de la personalidad, el comportamiento y la propensión a las enfermedades.

Últimamente, sin embargo, el estudio de los gemelos ha conducido a una nueva conclusión: la herencia y el entorno no son las únicas fuerzas en juego. Según la epigenética, un campo de estudio de reciente aparición, existe un tercer factor que en algunos casos sirve de puente entre el ambiente y nuestros genes, y en otros actúa por sí solo para determinar quiénes somos.

Los gemelos Jim

La idea de estudiar a los gemelos para medir la influencia de la herencia data de 1875, y fue sugerida por el científico inglés Francis Galton, el primero en hablar de «herencia y entorno». Pero los estudios de gemelos dieron un giro inesperado en la década de 1980, tras el descubrimiento de numerosos gemelos idénticos que habían sido separados después de nacer.

La historia empezó con el publicitado caso de dos hermanos, ambos llamados Jim. Nacidos en Piqua, Ohio, en 1939, Jim Springer y Jim Lewis fueron dados en adopción nada más nacer y criados por dos matrimonios diferentes, que casualmente les pusieron el mismo nombre de pila. Cuando Jim Springer se reencontró con su hermano a los 39 años, en 1979, ambos descubrieron un montón de similitudes y coincidencias, además del nombre. Ambos medían 1,80 metros y pesaban 82 kilos. De pequeños, los dos habían tenido un perro llamado Toy y habían pasado las vacaciones familiares en Saint Pete Beach, en Florida. De mayores, los dos se casaron con una mujer llamada Linda, de la que después se divorciaron, para casarse ambos con sendas mujeres llamadas Betty. Uno puso de nombre a su primer hijo James Alan, el otro, James Allan. Ambos habían sido sheriffs a tiempo parcial en sus respectivos pueblos, eran aficionados a la carpintería, padecían de jaquecas, fumaban la misma marca de cigarrillos y bebían la misma cerveza. Aunque se peinaban diferente, tenían la misma sonrisa asimétrica, sus voces eran idénticas y los dos tenían la costumbre de dejar notas cariñosas a sus mujeres por toda la casa.

Cuando Thomas Bouchard, Jr., psicólogo de la Universidad de Minnesota, oyó hablar de los dos Jims, los invitó a su laboratorio en Minneapolis. Bouchard y su equipo los sometieron a una batería de tests que confirmaron sus similitudes. Aunque sus caminos habían sido independientes, los gemelos Jim, como los llamaba la prensa, parecían haber seguido los mismos pasos.

«Recuerdo estar con ellos sentado a una mesa el día que llegaron –dice Bouchard–. Los dos tenían las uñas comidas hasta las raíces. Y yo pensé: “Ningún psicólogo pregunta por esto, pero ahí lo tengo, delante de mis narices”.»

Los escépticos adujeron luego que detalles como ese habían sido exagerados o que las coincidencias no eran más que coincidencias. Pero Nancy Segal, profesora de psicología en la Universidad del Estado de California en Fullerton, confirma el parecido sorprendente de los gemelos Jim. «Los conocí quizás un año después de su reencuentro, y puedo asegurar que su comportamiento con nosotros, los investigadores, era absolutamente honesto –dice Segal, quien se incorporó al equipo de Bouchard en 1982–. Aunque llevaban el pelo diferente, yo nunca conseguía recordar quién era quién.»

Para entonces, los investigadores ya habían dado con otros gemelos separados en la infancia y reunidos de mayores. A lo largo de dos decenios, 137 parejas de gemelos visitaron el laboratorio de Bouchard para contribuir en el llamado «Estudio Minnesota de gemelos criados por separado». Los gemelos eran sometidos a pruebas para determinar sus habilidades mentales, como vocabulario, memoria visual, aritmética y rotación espacial. Se estudiaba su función pulmonar, su corazón y sus ondas cerebrales. Les hacían tests de personalidad y de cociente intelectual, y les preguntaban por su vida sexual. Eran bombardeados con más de 15.000 preguntas.

Provistos de esa montaña de datos, Bouchard, Segal y sus colegas se propusieron desentrañar algunos de los misterios más complejos de la naturaleza humana: ¿Por qué algunas personas son alegres y otras tristes? ¿Por qué algunas son sociables y otras tímidas? ¿De dónde procede la inteligencia general? La clave de su enfoque era un concepto estadístico llamado heredabilidad. En líneas generales, la heredabilidad de un rasgo mide hasta qué punto las diferencias entre los miembros de una población pueden explicarse por diferencias en sus genes. Comparando la probabilidad de que dos gemelos idénticos presenten el mismo rasgo con la probabilidad de que lo presenten dos gemelos fraternos, es posible calcular en qué grado esa diferencia es atribuible a la variación genética. La heredabilidad de la estatura, por ejemplo, es de un 0,8, lo que significa que el 80% de las diferencias de estatura entre los individuos de una población específica se deben a diferencias genéticas.

Al estudiar los datos sobre la inteligencia de los gemelos, el equipo de Bouchard llegó a una controvertida conclusión: para personas criadas en la misma cultura y con las mismas oportunidades, las diferencias en el cociente intelectual reflejan sobre todo diferencias genéticas, más que de formación o educación. Los investigadores calcularon que la heredabilidad de la inteligencia es de 0,75, lo que indica la marcada influencia de la herencia. Esto contradecía la creencia predominante de los psicólogos conductistas, según los cuales nuestro cerebro es inicialmente una página en blanco a la espera de ser escrita por la experiencia. Más alarmante para algunos era que esa relación entre inteligencia y herencia evocaba las nefastas teorías de los movimientos eugenésicos de principios del siglo XX en Inglaterra y Estados Unidos, que proponían mejorar el acervo genético colectivo mediante la reproducción selectiva.

Otro de los propósitos de los investigadores era averiguar hasta qué punto afecta la crianza al nivel de inteligencia. Cuando compararon gemelos idénticos criados en diferentes familias, como los gemelos Jim, con los criados en la misma familia, observaron que el cociente intelectual de cada una de las parejas era similar. Era como si no importara en qué familia habían crecido. Eso no significa, se apresuró a señalar Bouchard, que los padres no tengan ninguna influencia en sus hijos: sin un ambiente de cariño y apoyo, ningún niño puede desarrollar todo su potencial. Pero cuando había que explicar las diferencias de cociente intelectual dentro de un determinado grupo de niños, el 75% de la variación era atribuible a la genética, no a la crianza.

Además del proyecto de Minnesota, otros estudios han recurrido a los gemelos para analizar todo tipo de conductas y actitudes. Una investigación reveló que una persona con un gemelo idéntico delincuente tiene 1,5 más probabilidades de quebrantar la ley que un gemelo fraterno en la misma situación, lo que sugiere que los factores genéticos preparan de alguna manera el terreno para la conducta delictiva. Otro estudio indicó que la intensidad del fervor religioso viene determinada en gran medida por la herencia, aunque no sucede lo mismo con la fe elegida.

Allí donde los científicos miraran, parecían encontrar la mano invisible de la influencia genética dando forma a nuestras vidas.

Separados al nacer

Hay dos matrimonios en Canadá para quienes el poder del ADN para afectar el comportamiento es algo más que una pregunta académica. Desde el año 2000 están criando a dos gemelas idénticas a 440 kilómetros de distancia en una especie de experimento científico accidental.

Lynette y Mike Shaw conocieron a Allyson y Kirk MacLeod en la misma agencia de adopción. Los Shaw viven en Amherstburg, un pueblo de Ontario, y los MacLeod viven en Sutton, cerca de Toronto. En febrero de 2000 viajaron juntos a Chenzhou, en la provincia china de Hunan. Cuando vieron a los bebés que iban a adoptar, se llevaron la primera sorpresa de las muchas que vivirían con las gemelas.

«Cuando las niñas salieron del ascensor, miramos a nuestra hija y a la otra niña, y exclamé: “¡Son iguales!”», recuerda Mike. «Lloraban de la misma manera, se reían de la misma manera. Era imposible diferenciarlas», dice Lynette.

Antes de viajar a China, las dos parejas habían visto fotos de las niñas, que entonces tenían seis meses, y pensaron que tal vez eran hermanas. Cuando preguntaron a los responsables del orfanato, les dijeron que no tenían ningún parentesco entre sí, aunque estaban inscritas con la misma fecha de nacimiento. Les indicaron que en ningún caso darían a las dos en adopción a una sola familia. Si los Shaw y los MacLeod no las adoptaban, las pequeñas serían devueltas al orfanato y entregadas a otras familias. Los matrimonios adoptantes temieron que en tal caso las dos niñas quedarían separadas para siempre. Así pues, las llevaron consigo a Canadá, decididos a hacerlo lo mejor que pudiesen, aunque eso supusiera criar por separado a dos gemelas.

«Ahora los Shaw forman parte de nuestra familia –dice Kirk–. Tratamos de reunirnos con ellos siempre que podemos.»

Cada seis u ocho semanas, los MacLeod viajan cuatro horas por carretera hasta Amherstburg, o los Shaw acuden a Sutton. En cuanto el coche de los MacLeod entra en el sendero del garaje de los Shaw, Lily salta del asiento trasero y corre a abrazar a su hermana Gillian, que la está esperando. Ahora que han cumplido 12 años, tienen la misma expresión alegre y la misma melena negra. «Son gemelas y se nota –dice Lynette, mirándolas–. Son como dos gotas de agua.»

Los Shaw y los MacLeod saben que su situación es muy poco frecuente. Solo hay un puñado de casos como el suyo. Se trata de otras adopciones en Asia, en las que parejas de gemelos se están criando por separado. Sus hijas parecen aceptar la situación sin problemas.

«No me parece mal. Tampoco me encanta –dice Lily respecto a tener una gemela–. Pero si viviéramos más cerca, ella podría venir muchas noches a dormir a mi casa y yo iría a la suya.». «Sí, sería divertido», añade Gillian.

Gracias al estrecho contacto que mantienen, los padres han compartido cada hito en el desarrollo de las gemelas. A los 14 meses, por ejemplo, las dos dieron sus primeros pasos el mismo día. Las dos tuvieron caries dentales y ambliopía en un ojo. Ya de pequeñas, ambas dieron muestras de un carácter fuerte y activo.

Con el tiempo, Lily desarrolló más el temperamento artístico y Gillian, el gusto por el deporte, influida quizá por los otros hijos de los Shaw, Heather y Eric, muy deportistas. «Pero cuando Lily empezó a practicar atletismo, ganó la carrera de cien metros –dice Kirk–, y entonces volví a pensar en eso de la herencia y el entorno.»

Ambas parejas confiesan que con frecuencia piensan en el equilibrio entre genética e influencia familiar. «Nos gusta pensar que estamos dejando huella como padres», dice Allyson. Pero entonces, en medio de una conversación, Lily alza los ojos en una expresión sarcástica exactamente como lo hace Gillian, y Allyson se acuerda de repente de la gemela de su hija. «Es increíble –dice–. A veces, cuando veo lo idénticas que son, se me pone la carne de gallina.»

El tercer componente

El hecho de que Lily y Gillian sean tan parecidas, pese a crecer en familias diferentes, pone de manifiesto la herencia genética que los gemelos idénticos comparten. Pero para dos hermanos de Maryland, la situación es justo la contraria. A pesar de crecer en la misma familia, estos dos gemelos idénticos no podrían ser más distintos. ¿Qué factor tan poderoso puede neutralizar el efecto combinado de la herencia y el entorno?

«Hoy he visto en el recreo un cumulus congestus –dice Sam, conversando mientras espera a que su hermano John vuelva a casa de la escuela–. Era grandísimo. Después se deshizo en un nimboestrato.» Con seis años, Sam habla como un profesor de meteorología. Las nubes son su última pasión, cuenta su madre. Antes fueron los trenes, el espacio y los mapas. Los dos gemelos están en primer curso, pero van a diferentes escuelas para que John reciba la atención que necesita. (Los padres han pedido que no se publique su apellido.) Cuando el autobús escolar deja a John en casa, Sam lo recibe con un abrazo cariñoso. John ríe, pero no habla. Cuando Sam lo suelta, se dirige a su cajón de animales de peluche y empieza a sacudir las manos de excitación. Está de nuevo en su mundo.

A los dos hermanos les diagnosticaron un trastorno del espectro autista a los dos años, pero los síntomas de John son mucho más graves: movimiento constante, problemas en el habla y dificultad para establecer contacto visual. Sam también tiene problemas, sobre todo en el área social. No es inusual que ambos padezcan un trastorno del desarrollo. Cuando a un gemelo idéntico le diagnostican autismo, hay un 70 % de probabilidades de que el otro también lo sufra.

No se conoce la causa de este trastorno, que presenta aproximadamente el 1 % de los niños. Se cree que la herencia desempeña un papel importante, aunque los expertos piensan que el autismo podría manifestarse a raíz de factores ambientales aún no identificados. Un estudio de gemelos realizado en California sugiere que las experiencias prenatales y del primer año de vida pueden tener una gran influencia.

Los padres de John se preguntan si eso habrá sucedido con su hijo. Nacido con un defecto cardíaco congénito, fue sometido a cirugía a los tres meses y medio y luego recibió fármacos muy potentes para combatir una infección. «Durante los seis primeros meses, el ambiente de John fue radicalmente distinto al de Sam», dice su padre. Cuando los pequeños recibieron su diagnóstico, sus padres los inscribieron en un estudio del Instituto Kennedy Krieger de Baltimore. Se enviaron muestras de sangre de los niños a un equipo de la Universidad Johns Hopkins que investigaba la relación entre el autismo y los procesos epigenéticos, es decir, las reacciones químicas ligadas no a la «herencia» o al «entorno» sino a lo que los científicos llaman un «tercer componente». Estas reacciones influyen en la expresión de nuestro código genético: el modo en que cada gen se ve fortalecido o debilitado, e incluso activado o desactivado, para formar los huesos, el cerebro y todas las demás partes del cuerpo.

Si consideramos el ADN como un teclado, y nuestros genes, como las teclas (cada una de las cuales simbolizaría un segmento de ADN responsable de una nota, o un rasgo específico, cuya combinación nos haría ser quienes somos), entonces los procesos epigenéticos determinarían cuándo y cómo puede pulsarse cada tecla, dando como resultado una melodía u otra.

La epigenética está cambiando radicalmente nuestra comprensión de la biología al revelar que hay un mecanismo por el cual el ambiente influye directamente sobre los genes. Estudios realizados en ratas han demostrado que el estrés durante la gestación puede causar cambios epigenéticos en un feto que determinan problemas de comportamiento cuando el roedor crezca. Otros cambios epigenéticos parecen producirse al azar, lo que pone en entredicho el equilibrio entre herencia y entorno. También hay otros procesos epigenéticos que son normales, como los que guían a las células embrionarias cuando se convierten en células cardíacas, cerebrales o hepáticas, por ejemplo.

«Durante el embarazo tienen que producirse muchos cambios, a medida que las células se van convirtiendo en tejidos cada vez más especializados, y sabemos que ese proceso implica una cascada de programas epigenéticos», dice Andrew Feinberg, director del Centro de Epigenética de la Facultad de Medicina de la Universidad Johns Hopkins. Su estudio se centra en un proceso epigenético específico, denominado metilación del ADN, del que se sabe que es capaz de fortalecer o debilitar la expresión génica. Para comprender mejor su relación con el autismo, Feinberg y su equipo utilizan escáneres y ordenadores para analizar muestras de ADN de gemelos autistas en busca de «etiquetas» epigenéticas, término con el que se designan los lugares específicos en el genoma donde la metilación cambia la pauta de expresión de los genes.

El objetivo del estudio, todavía en desarrollo, es determinar si los individuos con autismo grave como John tienen diferentes perfiles de metilación que otras personas. Si es así, ese dato podría explicar sus diferencias respecto a Sam. Pese a tener el mismo teclado, sus cuerpos tocan melodías diferentes.

Es un enfoque nuevo y prometedor, afirma Arturas Petronis, director del laboratorio de epigenética del Centro de Adicción y Salud Mental de Toronto. Los investigadores saben que ciertos trastornos complejos como el autismo tienen un fuerte componente hereditario. Pero el estudio detallado de las secuencias de ADN por sí solas no nos ha dado respuestas a por qué gemelos como Sam y John tienen un comportamiento tan distinto. «Después de 30 años de estudios genéticos moleculares solo podemos explicar el 2 o el 3 % de la predisposición hereditaria a una enfermedad psiquiátrica», dice.

Feinberg y Petronis reconocen que su investigación todavía se encuentra en una fase inicial. Los científicos están apenas empezando a entender la relación existente entre los procesos epigenéticos y trastornos complejos como el autismo. La buena noticia es que algunos de estos procesos, a diferencia de nuestras secuencias de ADN, se pueden alterar. Los genes desactivados por metilación, por ejemplo, a veces se pueden activar de nuevo con relativa facilidad. Y existe la esperanza de que algún día haya terapias que hagan tan sencillo corregir los errores epigenéticos como afinar un piano desafinado.

Escrito con pluma o con lápiz

Mientras tanto, en el Festival de los Gemelos, Danielle Reed está apostada delante de la caseta del Centro Monell con una carpeta en la mano, preguntando a los gemelos si quieren participar en su estudio sobre el alcohol. Especialista en genética, Reed ha estudiado a muchos gemelos a lo largo de los años y ha reflexionado a fondo sobre los resultados de las investigaciones.

«Basta observar a unos gemelos para darse cuenta de que gran parte de sus similitudes son heredadas –dice–. Muchos de sus rasgos son absolutamente idénticos e inalterables. Pero también es evidente, cuando uno los conoce un poco más, que presentan diferencias. En mi opinión, la epigenética es el origen de muchas de esas diferencias.»

Reed atribuye al trabajo de Thomas Bouchard el mérito de que actualmente estén en auge los estudios sobre gemelos. «Fue un pionero –dice–. Se nos olvida que hace 50 años algunos trastornos como el alcoholismo o las cardiopatías se consideraban causados enteramente por los hábitos de vida. Se creía que la esquizofrenia era consecuencia de una deficiencia en los cuidados maternos. El estudio de los gemelos nos ha permitido distinguir con más exactitud lo que es innato de lo que se adquiere con la experiencia.»

Dicho esto, Reed añade que las últimas investigaciones sobre epigenética prometen llevar nuestra comprensión aun más lejos. «Me gusta decir que la Madre Naturaleza escribe algunas cosas con lápiz y otras con pluma –dice–. Lo que está escrito con pluma no se puede cambiar. Es el ADN. Pero lo escrito a lápiz sí se puede corregir. Es la epigenética. Ahora que somos capaces de estudiar el ADN y ver lo que está escrito con lápiz, es como entrar en un mundo nuevo.»

Para los gemelos Sam y John, el mundo parece estar lleno de nuevas promesas. Hace poco John ha descubierto su voz y ha ampliado su vocabulario más allá de los monosílabos. «Quiero ir piscina grande nadar con mamá papá Sam John», soltó una noche cuando pasaban delante de la piscina municipal. «¡Una frase de 10 palabras dicha por un niño que no habla casi nunca! Y que este verano es además un niño que usa sus palabras en lugar de empujarme de un sitio a otro», lo celebró su madre en su blog.

Sam, por su parte, lleva un tiempo devorando libros sobre mitología griega y ortopedia, temas que le interesan particularmente desde que se fracturó el codo. Después de leer la historia de Ícaro, que voló sobre Creta con unas alas hechas con plumas pegadas con cera, Sam trató de emularlo y saltó desde el respaldo del sofá. La aventura acabó en urgencias, pero le ha dado tiempo para estudiar el texto de medicina mientras se recupera en casa.

Cada niño, a su manera, intenta volar.


Artículo publicado en la revista National Geographic del mes de enero de 2012.

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