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Guía didáctica
La genética de la conducta es la disciplina científica que estudia los diferentes factores
genéticos y ambientales subyacentes a las diferencias individuales en la conducta y la
cognición. Se ha de partir de un eje vertebral que se centra en que tanto genes como ambiente
pueden afectar a la conducta humana y a diferentes procesos psicológicos. La conducta y la
cognición humanas dependen de múltiples factores subyacentes. Detrás de estos procesos, es
innegable el papel que desempeña el sistema nervioso. No obstante, hay una base genética
(determinada por un único gen o influida por diversos genes) en continua interacción con
diferentes factores ambientales.
A lo largo de los diferentes
apartados de este texto, se
intenta complementar la
respuesta a esta pregunta inicial
así como a muchas otras
relacionadas con los aspectos
conceptuales y aplicados de la
genética del comportamiento.
La primera parte de la asignatura (módulo 1) examina y describe las principales técnicas y
métodos utilizados en genética de la conducta. Se ha de partir del hecho de que el desarrollo
experimental de la psicología se ha visto muy enriquecido por la incorporación de la genética
conductual en su metodología. Desde los trabajos de Plomin, DeFries y Loehlin hasta llegar a
las investigaciones de Scarr y McCartney, el trasiego de diferentes aspectos metodológicos ha
ido en constante aumento. Este desarrollo metodológico ha sido en gran parte posible gracias
a la incorporación de nuevas técnicas y conceptos estadísticos aplicados al análisis de los datos
recogidos en investigaciones en genética del comportamiento. Los conceptos clave, como la
heredabilidad, la ambientalidad y sus relaciones, así como los modelos psicométricos básicos
en genética del comportamiento se describen en el primer módulo. Hay que destacar que en el
campo de la genética conductual existen diferentes metodologías para estudiar los orígenes de
las diferencias humanas. Así, en el primer apartado sobre aspectos metodológicos se describen
aquellos temas relacionados con los estudios clásicos de genética conductual (estudios de
gemelos, de familias y de adopciones) y con aspectos diferenciales de genética cuantitativa.
Seguidamente, se propone un capítulo donde se exponen las principales técnicas y métodos
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aplicados al laboratorio (métodos de hibridación de ácidos nucleícos, análisis de mutaciones,
estudios de expresión genética y de modificaciones epigenéticas, etc.) y algunos de los
modelos animales más utilizados en investigación. Aunque el estudiante, clínico o investigador
en genética del comportamiento pueda no entrar siempre en contacto directo con algunas de
éstas técnicas de laboratorio propias de la biología, creemos que su conocimiento básico
resulta en la actualidad esencial en la era del estudio de la genética molecular y expresión
genéticas, puesto que, como puede observarse en las publicaciones más recientes, éstas
técnicas se han puesto rápidamente al servicio de los objetivos de los intereses de la genética
del comportamiento. No obstante, de cara a la evaluación final de la asignatura los contenidos
que trabajaremos durante este semestre y que serán materia de examen son los referentes al
punto 1 del módulo (Métodos estadísticos).
Es cierto que el desarrollo de diferentes técnicas de biología molecular y la adquisición de los
conocimientos asociados nos han permitido adentrarnos en un terreno que hasta hace un siglo
era impensable. Por ello, nos ha parecido crucial presentar de forma general los principales
aspectos de biología celular y molecular relacionados. El eje vertebral del módulo 2 de la
asignatura lo constituye la epigenética. Hemos de partir del hecho de que cada tejido del
organismo se encuentra compuesto por diferentes tipos de poblaciones celulares. ¿Cómo
puede ser que todas las células tengan la misma información genética y que su función sea tan
diferente? Dicho de otra forma, ¿qué es lo que hace que, por ejemplo, una célula pancreática
pueda liberar insulina en ciertos momentos del día en relación con los procesos metabólicos,
mientras que una célula piramidal de la médula espinal libere acetilcolina a través de su botón
terminal para generar la contracción muscular? La respuesta inicialmente puede parecer
sencilla y es que cada tipo celular fabricará unas proteínas específicas. ¿Y si nos centramos en
las diferencias morfológicas de las células? ¿Qué es lo que hace que un hepatocito tenga una
morfología determinada mientras que una célula muscular tenga otra significativamente
diferente? La respuesta inicial la podríamos completar argumentando que en cada tipo de
célula, los genes que se expresan son distintos. Hemos de tener presente que
aproximadamente en cada tipo de célula se expresan sólo un 5% de sus genes. De este modo,
por ejemplo, en una neurona se activarán y expresarán unos genes que permanecerán
inactivos en una célula de la piel. Los genes que se expresen en la neurona serán aquellos que
le permitan llevar a cabo sus funciones y, por lo tanto, codificar las proteínas que necesite esa
neurona. ¿Qué mecanismo o sistema tiene la capacidad de establecer que en una célula se
expresen unos genes mientras que en otras células lo hagan otros genes distintos? Es harto
complicado contestar a esta pregunta con los conocimientos de que disponemos actualmente.
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No obstante, a pesar de que todavía queda mucho camino por andar, hay algunos aspectos de
la respuesta que sí se conocen. Por ejemplo, se ha podido comprobar que existen diferentes
moléculas que son capaces de regular la actividad de los genes. Aquí es donde desempaña un
papel fundamental la epigénesis o control epigenético. El control epigenético hace referencia
al mecanismo mediante el cual se puede modificar la acción de un determinado gen sin alterar
el ADN de dicho gen. La lionización, el splicing diferencial del ARN, la impronta genómica, el
control trascripcional (metilación del ADN, moléculas reguladoras, hormonas, etc.), los genes
homeóticos, etc., serían claros ejemplos de este tipo de control. Partiendo de que los factores
epigenéticos son los responsables de que las neuronas sean neuronas y de que los hepatocitos
sean hepatocitos. No obstante, tratándose de un texto de genética del comportamiento, debe
preguntarse si es posible que haya alguna interacción con estímulos ambientales y cuáles son
los mecanismos subyacentes a estas interacciones. De hecho, hoy en día son múltiples las
evidencias experimentales que sugieren que diferentes factores epigenéticos son los
responsables de activar los genes en respuesta a diferentes estímulos ambientales.
Imaginemos dos sujetos que son genéticamente idénticos, por ejemplo, dos hermanos
gemelos homocigóticos. A pesar de que genéticamente estos gemelos comparten el 100% de
la carga genética, podemos encontrar diferencias notables entre ellos en relación con
múltiples factores más o menos complejos. ¿Qué es lo realmente crucial, los genes que
tenemos o cuándo y cómo se expresan dichos genes? En definitiva, en el módulo 2 se describe
cómo el control epigenético desempeña un papel crítico en la diferenciación celular, en la
organogénesis y en la morfogénesis. Por un lado, dicho control permite que cada célula se
diferencie fisiológica y morfológicamente a pesar de tener el mismo ADN que otras células
cuya diferenciación será totalmente diferente. De forma añadida, los mecanismos implicados
en el control epigenético permiten que las células que conforman un organismo asuman
configuraciones específicas que supongan la génesis de las diferentes estructuras corporales y
de los órganos internos. Además, dichos mecanismos también permitirán que las diferentes
proteínas que necesita una determinada célula en momentos temporales claramente
diferenciados se sinteticen en relación con estos requerimientos y no de manera libre,
conllevando a una producción ingente o a una producción insuficiente de las mismas. De cara a
la evaluación final de la asignatura, los contenidos que trabajaremos durante este semestre y
que serán materia de examen serán los relacionados fundamentalmente con el concepto de
epigenética, no obstante antes estudiaremos los mecanismos de división celular, el concepto
de gen, la organización del material genético y los procesos de transcripción y traducción
(entre otros).
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Otro aspecto al que se le dedica gran importancia en la asignatura es a los modelos de
transmisión genética y a las anomalías cromosómicas (módulos 3 y 4). Algunos rasgos
fenotípicos que presenta una persona podrían explicarse por un único gen, mientras que otros
implicarían diferentes genes que interactúan con el ambiente. En esta parte de la asignatura se
describen los diferentes modelos de herencia monogénica y poligénica haciéndose un claro
hincapié en cómo se heredan diferentes trastornos. En el campo de la genética de la conducta,
hemos de tener presente que aproximadamente un 20% de las diferentes afecciones que
cursan con retraso mental se deben a un único gen, en estos casos decimos que la herencia es
unifactorial o monogénica y la enfermedad es unifactorial. Por otro lado, un 40% de los casos
de retraso mental con origen genético son debidos a la acción combinada de múltiples genes y
factores ambientales, tratándose de herencias multifactoriales o poligénicas. Finalmente, el
40% restante de casos son debidos a anomalías cromosómicas, es decir, a mutaciones o
cambios en el ADN que afectan de forma importante a los cromosomas, ya sea en su
estructura o en su número. Por otro lado, es necesario destacar que los rasgos fenotípicos
cuantitativos que puede presentar una persona son en su mayoría poligénicos, es decir, que
responden a un resultado común derivado de la acción de más de un gen (junto con los
factores ambientales implicados). En el ser humano existen diferentes rasgos fenotípicos que
pueden seguir este patrón de herencia. Rasgos como la presión sanguínea, la estatura, la masa
corporal o algunos 'tan psicológicos' como la inteligencia y la personalidad. De cara a la
evaluación final de la asignatura, los contenidos que trabajaremos durante este semestre y
que serán materia de examen serán todos los descritos en el módulos 3 y los básicos del
módulo 4.
Una parte central de la asignatura (módulo 5) se ha dedicado a la descripción de los
conocimientos principales acerca de las influencias genéticas y ambientales en las principales
enfermedades neurodegenerativas y alteraciones psicopatológicas, así como en los aspectos
cognitivos en humanos. Como se verá, los estudios de genética molecular, realizados cada vez
con mayores muestras de sujetos o pacientes e incluyendo en algunos casos el análisis de una
cantidad impresionante de variantes genéticas ha ayudado de forma muy clara al avance del
conocimiento en esta línea. Existen además trabajos recientes que añaden a estos aspectos
metodológicos un estudio de la expresión en tejido cerebral de las variantes genéticas
identificadas, lo que sin duda alguna permite entrar en una dimensión que va a proporcionar
una información de extrema utilidad en el futuro próximo, en el afán de complementar
algunos de los aspectos que median entre la molécula del ADN y el comportamiento. En esta
misma línea, se dedica un capítulo al estudio de las influencias de los aspectos genéticos sobre
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la estructura y función cerebral en humanos. Los avances de las técnicas de neuroimagen en la
última década han permitido su masiva aplicación en la investigación en neuropsicología,
neuropsiquiatría y neurociencia cognitiva. Desde el punto de vista de la genética del
comportamiento, la información proporcionada por la neuroimagen puede considerarse un
'endofenotipo', es decir, al igual que el estudio de la expresión de genes, una variable que
media entre los genes en tanto que moléculas de ADN y sus manifestaciones clínicas. Así, la
información sobre endofenotipos cuantitativos, como la proporcionada por la neuroimagen,
nos permite una vez más 'rellenar' una parte de la distancia existente que media entre el gen y
el comportamiento. No sólo esto, en la línea de los aspectos epigenéticos comentados más
arriba, los trabajos más relevantes han empezado a controlar de manera rigurosa aspectos
ambientales de las muestras estudiadas, evidenciando (como no podía ser de otro modo) que
las influencias genéticas a nivel de comportamiento, función o estructura cerebrales en
humanos se encuentran fuertemente moduladas por el ambiente. De cara a la evaluación final
de la asignatura los contenidos del módulo 5 no serán materia de examen, no obstante se
trabajarán en una actividad de la evaluación continuada optativa dirigida a todos los alumnos
que quieran profundizar en esta temática.
Por último, la asignatura da una visión general del asesoramiento genético y de las principales
aplicaciones en genética de la conducta (módulo 6). Es cierto que se ha avanzado mucho en la
detección y diagnóstico de diferentes alteraciones con etiología genética. No obstante, no se
ha dado un progreso equivalente en el ámbito de la prevención y del tratamiento. Por ello,
resulta crítico llevar a cabo un correcto asesoramiento genético. El asesoramiento genético se
basa en el análisis del peligro de presentar o transmitir una afectación con etiología genética.
Del mismo modo, este procedimiento aporta a los pacientes y/o sus núcleos familiares
información sobre la enfermedad, el riesgo de transmisión y de manifestación y las
probabilidades existentes para impedir la transmisión a sus descendientes, ayudándoles a
tomar decisiones informadas. De cara a la evaluación final de la asignatura los contenidos del
módulo 6 no serán materia de examen, no obstante se trabajarán en una actividad de la
evaluación continuada optativa dirigida a todos los alumnos que quieran profundizar en esta
temática.
Por último, el anexo del material web es materia de examen. El futuro de la genética de la
conducta se circunscribe no sólo al descubrimiento de genes específicos que puedan influir
sobre la conducta y la cognición, sino también en la búsqueda de los mecanismos de
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interacción de determinados genes con otros genes y con el ambiente en la modulación de
dichos procesos.
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Contenidos que son materia de examen final:
Bases genéticas de la conducta
Introducción
Módulo 1. Métodos y técnicas en genética de la conducta
Introducción 1. Métodos estadísticos
Módulo 2. Bases moleculares y celulares de la herencia
Introducción 2. Mitosis y meiosis 3.Ligamiento y recombinación 4. Concepto de gen 5. Organización del material genético: el cromosoma 6. La síntesis del ADN: modelo semiconservativo de la replicación 7. La transcripción 8. El código genético: el lenguaje de la vida 9. La traducción 10. Mutaciones 11. Control epigenético, modificaciones y niveles de la expresión genética 12. Genes reguladores y genes codificadores de proteínas 13. Genes mitocondriales
Módulo 3. Modelos de transmisión genética
Introducción 1. Herencia unifactorial o monogénica 2. Herencia multifactorial 3. Herencia extranuclear
Módulo 4. Alteraciones cromosómicas y conducta
Introducción 1. Qué es una cromosomopatía: definición, tipos y frecuencias 2. Principales efectos de las cromosomopatías 3. Origen de las principales cromosomopatías
Anexo.