So it all came to life in a dark bar in Madrid. I encountered my colleague from McGill, Michael Meaney. And we were drinking a few beers, and like scientists do, he told me about his work. And he told me that he is interested in how mother rats lick their pups after they were born. And I was sitting there and saying, "This is where my tax dollars are wasted --
Todo surgió en un bar sombrío en Madrid. Me topé con mi colega de McGill, Michael Meany. Nos estábamos tomando unas cervezas y, tal y como hacen los científicos, me contó sobre su trabajo. Y me contó sobre su interés en cómo las ratas madres lamen a sus crías tras nacer. Y yo estaba sentado y pensando: "En esto se desperdician los dólares de mis impuestos
(Laughter)
(Risas)
on this kind of soft science."
en este tipo de ciencia blanda".
And he started telling me that the rats, like humans, lick their pups in very different ways. Some mothers do a lot of that, some mothers do very little, and most are in between. But what's interesting about it is when he follows these pups when they become adults -- like, years in human life, long after their mother died. They are completely different animals. The animals that were licked and groomed heavily, the high-licking and grooming, are not stressed. They have different sexual behavior. They have a different way of living than those that were not treated as intensively by their mothers.
Y me empezó a contar que las ratas, al igual que los humanos, lamen a sus crías de diferentes maneras. Algunas madres lo hacen mucho, otras madres lo hacen poco, y la mayoría están en un término medio. Pero lo interesante de esto es que cuando se hace un seguimiento a estas crías, ya de adultos, digamos, años de vida humana, mucho después de la muerte de su madre, son animales completamente diferentes. Los animales que fueron lamidos y acariciados considerablemente, los muy lamidos y acariciados, no están estresados. Tienen un comportamiento sexual diferente. Tienen una forma de vivir diferente que los que no fueron lamidos tan intensamente por sus madres.
So then I was thinking to myself: Is this magic? How does this work? As geneticists would like you to think, perhaps the mother had the "bad mother" gene that caused her pups to be stressful, and then it was passed from generation to generation; it's all determined by genetics. Or is it possible that something else is going on here?
Y, luego estuve pensando: ¿Es esto magia? ¿Cómo funciona esto? Tal como los genetistas quisieran que piensen, tal vez la madre tenía el gen de "la mala madre", que causaba que sus crías fueran estresadas, y luego pasó de generación en generación; todo está determinado por la genética. ¿O será posible que algo más esté sucediendo allí?
In rats, we can ask this question and answer it. So what we did is a cross-fostering experiment. You essentially separate the litter, the babies of this rat, at birth, to two kinds of fostering mothers -- not the real mothers, but mothers that will take care of them: high-licking mothers and low-licking mothers. And you can do the opposite with the low-licking pups. And the remarkable answer was, it wasn't important what gene you got from your mother. It was not the biological mother that defined this property of these rats. It is the mother that took care of the pups. So how can this work?
En cuanto a las ratas, podemos hacer esta pregunta y responderla. Y lo que hicimos fue un experimento de cruce de acogimiento. En esencia, se separa la camada, los bebés de esta rata al nacer, para darlos a dos tipos de madres adoptivas. No las madres reales, sino las madres que van a cuidarlos: las madres muy lamedoras y las madres poco lamedoras. Y se puede hacer lo contrario con las crías poco lamidas. Y la respuesta sorprendente fue que el gen que obtienes de tu madre no era importante. La madre biológica no definía esta propiedad de esas ratas, sino la madre que cuidó a esas crías. Y ¿cómo funciona esto?
I am an a epigeneticist. I am interested in how genes are marked by a chemical mark during embryogenesis, during the time we're in the womb of our mothers, and decide which gene will be expressed in what tissue. Different genes are expressed in the brain than in the liver and the eye. And we thought: Is it possible that the mother is somehow reprogramming the gene of her offspring through her behavior? And we spent 10 years, and we found that there is a cascade of biochemical events by which the licking and grooming of the mother, the care of the mother, is translated to biochemical signals that go into the nucleus and into the DNA and program it differently. So now the animal can prepare itself for life: Is life going to be harsh? Is there going to be a lot of food? Are there going to be a lot of cats and snakes around, or will I live in an upper-class neighborhood where all I have to do is behave well and proper, and that will gain me social acceptance? And now one can think about how important that process can be for our lives.
Soy epigenetista. Estoy interesado en cómo están marcados los genes por una marca química en la embriogénesis, cuando estamos en el vientre de nuestras madres y decidimos cuál gen se va a expresar en cuál tejido. En el cerebro se expresan diferentes genes que en el hígado o en un ojo. Y pensamos: ¿será pósible que la madre esté reprogramando el gen de su cría a través de su comportamiento? Y pasaron 10 años, y descubrimos que hay una cascada de eventos bioquímicos por medio de la cual el lamido y la caricia de la madre, el cuidado, se traduce en señales bioquímicas que van hacia el núcleo y hacia el ADN y lo programan diferentemente. Y ahora el animal puede prepararse solo para la vida: ¿Será dura la vida? ¿Habrá mucha comida? ¿Habrá muchos gatos y serpientes alrededor? ¿O viviré en un vecindario de clase media alta, donde lo que tendré que hacer es comportarme correctamente, y eso me dará aceptación social? Y ahora, uno puede pensar sobre cuán importante puede ser ese proceso para nuestras vidas.
We inherit our DNA from our ancestors. The DNA is old. It evolved during evolution. But it doesn't tell us if you are going to be born in Stockholm, where the days are long in the summer and short in the winter, or in Ecuador, where there's an equal number of hours for day and night all year round. And that has such an enormous [effect] on our physiology. So what we suggest is, perhaps what happens early in life, those signals that come through the mother, tell the child what kind of social world you're going to be living in. It will be harsh, and you'd better be anxious and be stressful, or it's going to be an easy world, and you have to be different. Is it going to be a world with a lot of light or little light? Is it going to be a world with a lot of food or little food? If there's no food around, you'd better develop your brain to binge whenever you see a meal, or store every piece of food that you have as fat.
Nosotros heredamos el ADN de nuestros ancestros. El ADN es antiguo. Evolucionó durante la evolución. Pero no nos dice si vas a nacer en Estocolmo, donde los días son largos en verano y cortos en invierno, o en Ecuador, donde el número de horas es igual para el día y la noche en todo el año. Y eso tiene un enorme efecto en nuestra fisiología. Lo que sugerimos es que tal vez lo que sucede en la edad temprana, aquellas señales que provienen de la madre, le dicen al niño el tipo de mundo social en el que van a vivir. Será duro, así que es mejor que estés ansioso y estés estresado, o será un mundo fácil, y deberás ser diferente. ¿Será un mundo con mucha o poca luz? ¿Será un mundo con mucha o poca comida? Si no hay comida alrededor, deberás desarrollar tu cerebro para atracarte cuando veas comida, o reservar cada trozo de comida en forma de grasa.
So this is good. Evolution has selected this to allow our fixed, old DNA to function in a dynamic way in new environments. But sometimes things can go wrong; for example, if you're born to a poor family and the signals are, "You better binge, you better eat every piece of food you're going to encounter." But now we humans and our brain have evolved, have changed evolution even faster. Now you can buy McDonald's for one dollar. And therefore, the preparation that we had by our mothers is turning out to be maladaptive. The same preparation that was supposed to protect us from hunger and famine is going to cause obesity, cardiovascular problems and metabolic disease. So this concept that genes could be marked by our experience, and especially the early life experience, can provide us a unifying explanation of both health and disease.
Esto es bueno. La evolución ha elegido esto para que nuestro ADN fijo y viejo pueda funcionar de una manera dinámica en nuevos entornos. Pero a veces las cosas pueden salir mal, por ejemplo: si naces en una familia pobre y las señales son: "Deberás atracarte, deberás comer cada trozo de comida que te encuentres". Pero los humanos y nuestros cerebros hemos evolucionado, hemos cambiado la evolución más rápido. Ahora puedes comprar en McDonald's por un dólar, y por ende, la crianza que nuestras madres nos dieron está resultando inadaptada. La misma crianza que se suponía que nos protegería del hambre y la escasez va a causar obesidad, problemas cardiovasculares y enfermedades metabólicas. Este concepto de que los genes pueden ser marcados por nuestras experiencias, y especialmente la experiencia de vida temprana, puede proveernos una explicación unificante, tanto de la salud como de las enfermedades.
But is true only for rats? The problem is, we cannot test this in humans, because ethically, we cannot administer child adversity in a random way. So if a poor child develops a certain property, we don't know whether this is caused by poverty or whether poor people have bad genes. So geneticists will try to tell you that poor people are poor because their genes make them poor. Epigeneticists will tell you poor people are in a bad environment or an impoverished environment that creates that phenotype, that property.
Pero ¿será solo cierto para las ratas? El problema es que no podemos probar esto en humanos, porque éticamente no podemos administrar adversidad infantil aleatoria. Entonces, si un niño pobre desarrolla una propiedad, no sabemos si esta es causado por la pobreza o si las personas pobres tienen malos genes. Los genetistas intentarán decirles que los pobres son pobres porque sus genes los hacen pobres. Los epigenetistas les dirán que los pobres están en un mal entorno o un entorno empobrecido que crea ese fenotipo, esa propiedad.
So we moved to look into our cousins, the monkeys. My colleague, Stephen Suomi, has been rearing monkeys in two different ways: randomly separated the monkey from the mother and reared her with a nurse and surrogate motherhood conditions. So these monkeys didn't have a mother; they had a nurse. And other monkeys were reared with their normal, natural mothers. And when they were old, they were completely different animals. The monkeys that had a mother did not care about alcohol, they were not sexually aggressive. The monkeys that didn't have a mother were aggressive, were stressed and were alcoholics. So we looked at their DNA early after birth, to see: Is it possible that the mother is marking? Is there a signature of the mother in the DNA of the offspring?
Cambiamos para ver a nuestros primos, los monos. Mi colega, Stephen Suomi, ha estado criando monos de dos formas diferentes: separando al mono de su madre al azar y criado por una enfermera en condiciones de maternidad sustituta. Estos monos no tuvieron una madre, sino una enfermera. Y los otros monos fueron criados por sus madres biológicas. Y de mayores eran animales completamente diferentes. Los monos que tuvieron una madre eran indiferentes al alcohol, no eran sexualmente agresivos. Los monos que no tuvieron madre eran agresivos, estresados y alcohólicos. Y nos fijamos en su ADN justo después de su nacimiento, para ver si es posible que la madre esté marcando, si habrá alguna característica de la madre en el ADN de su cría.
These are Day-14 monkeys, and what you see here is the modern way by which we study epigenetics. We can now map those chemical marks, which we call methylation marks, on DNA at a single nucleotide resolution. We can map the entire genome. We can now compare the monkey that had a mother or not. And here's a visual presentation of this. What you see is the genes that got more methylated are red. The genes that got less methylated are green. You can see many genes are changing, because not having a mother is not just one thing -- it affects the whole way; it sends signals about the whole way your world is going to look when you become an adult. And you can see the two groups of monkeys extremely well-separated from each other. How early does this develop? These monkeys already didn't see their mothers, so they had a social experience. Do we sense our social status, even at the moment of birth?
Estos monos tienen 14 días, y lo que ven aquí es la forma moderna de cómo estudiamos la epigenética. Ahora podemos trazar aquellas marcas químicas, marcas de metilación, en el ADN a la resolución de un solo nucleótido. Podemos trazar el genoma completo. Podemos comparar al mono que tuvo una madre y al que no la tuvo. Y aquí hay una presentación visual de esto. Pueden ver que los genes que están más metilados son rojos. Los genes menos metilados son verdes. Pueden ver que muchos genes están cambiando, porque no haber tenido una madre no es solo una cosa, sino que afecta todo. Envía señales completas sobre cómo será su mundo cuando se vuelva un adulto. Y pueden ver a los dos grupos de monos extremadamente separados los unos de los otros. ¿Qué tan temprano se desarrolla esto? Estos monos no vieron a sus madres, así que tuvieron una experiencia social. ¿Tenemos la sensación de nuestro estatus social incluso al nacer?
So in this experiment, we took placentas of monkeys that had different social status. What's interesting about social rank is that across all living beings, they will structure themselves by hierarchy. Monkey number one is the boss; monkey number four is the peon. You put four monkeys in a cage, there will always be a boss and always be a peon. And what's interesting is that the monkey number one is much healthier than monkey number four. And if you put them in a cage, monkey number one will not eat as much. Monkey number four will eat [a lot]. And what you see here in this methylation mapping, a dramatic separation at birth of the animals that had a high social status versus the animals that did not have a high status.
En este experimento, tomamos las placentas de los monos que tenían un estatus social diferente. Lo interesante sobre el estatus social es que todos los seres vivientes se estructuran a sí mismos por jerarquía. El mono número 1 es el jefe, El mono número 4 es el peón. Si pones cuatro monos en una jaula, siempre habrá un jefe y un peón. Y lo interesante es que el mono número 1 es más saludable que el mono número cuatro. Y si los pones en una jaula, el mono número uno no comerá tanto, el mono número cuatro, comerá mucho. Y lo que ven aquí en este mapa de metilación, una separación dramática al nacer de los animales que tenían un estatus social alto versus los animales que no tenían un estatus alto.
So we are born already knowing the social information, and that social information is not bad or good, it just prepares us for life, because we have to program our biology differently if we are in the high or the low social status.
Así que nacemos conociendo la información social, y esa información social no es buena o mala, solo nos prepara para la vida, porque tenemos que programar nuestra biología diferentemente si estamos en el estatus social alto o bajo.
But how can you study this in humans? We can't do experiments, we can't administer adversity to humans. But God does experiments with humans, and it's called natural disasters.
¿Pero cómo se puede estudiar esto en los humanos? No podemos hacer experimentos, ni aplicar adversidad a humanos. Pero Dios sí experimenta con los humanos, y a eso se le llama, desastres naturales.
One of the hardest natural disasters in Canadian history happened in my province of Quebec. It's the ice storm of 1998. We lost our entire electrical grid because of an ice storm when the temperatures were, in the dead of winter in Quebec, minus 20 to minus 30. And there were pregnant mothers during that time. And my colleague Suzanne King followed the children of these mothers for 15 years.
Uno de los desastres naturales más duros en la historia canadiense sucedió en mi provincia de Quebec: la tormenta de hielo de 1998. Perdimos nuestra red eléctrica completa a causa de la tormenta de hielo, cuando las temperaturas estaban en pleno invierno de Quebec, de -20 ºC a -30 ºC. Y durante esa época había madres embarazadas. Y mi colega Suzanne King, le hizo un seguimiento a los hijos de esas madres durante 15 años.
And what happened was, that as the stress increased -- and here we had objective measures of stress: How long were you without power? Where did you spend your time? Was it in your mother-in-law's apartment or in some posh country home? So all of these added up to a social stress scale, and you can ask the question: How did the children look? And it appears that as stress increases, the children develop more autism, they develop more metabolic diseases and they develop more autoimmune diseases. We would map the methylation state, and again, you see the green genes becoming red as stress increases, the red genes becoming green as stress increases, an entire rearrangement of the genome in response to stress.
Y lo que sucedió fue que, mientras el estrés aumentaba y allí teníamos mediciones objetivas del estrés: ¿Cuánto tiempo estuvo sin energía? ¿Dónde pasó el tiempo? ¿Lo pasó en el apartamento de su suegra o en una casa de campo lujosa? Todo esto se acumulaba en una escala de estrés social, y pueden hacer la pregunta: ¿Cómo se veían los niños? Aparentemente mientras el estrés aumenta, los niños desarrollan más autismo, desarrollan más enfermedades metabólicas y desarrollan más enfermedades autoinmunes. Nosotros trazábamos el estado de metilación, y de nuevo, se ven los genes verdes volviéndose rojos al aumentar el estrés, los genes rojos volviéndose verdes al disminuir el estrés, una reorganización del genoma en respuesta al estrés.
So if we can program genes, if we are not just the slaves of the history of our genes, that they could be programmed, can we deprogram them? Because epigenetic causes can cause diseases like cancer, metabolic disease and mental health diseases.
Entonces si podemos programar genes, si no somos esclavos de la historia de nuestros genes, si ellos pueden ser programados ¿podemos desprogramarlos? Porque las causas epigenéticas pueden causar enfermedades como el cáncer, enfermedades metabólicas y enfermedades mentales.
Let's talk about cocaine addiction. Cocaine addiction is a terrible situation that can lead to death and to loss of human life. We asked the question: Can we reprogram the addicted brain to make that animal not addicted anymore? We used a cocaine addiction model that recapitulates what happens in humans. In humans, you're in high school, some friends suggest you use some cocaine, you take cocaine, nothing happens. Months pass by, something reminds you of what happened the first time, a pusher pushes cocaine, and you become addicted and your life has changed.
Hablemos sobre la adicción a la cocaína La adicción a la cocaína es una situación terrible que puede llevar a la muerte y a la pérdida de la vida humana. Hicimos la pregunta: ¿Podemos desprogramar un cerebro adicto, para hacer que un animal no sea más un adicto? Usamos un modelo de la adicción a la cocaína que recapitula lo que sucede en los humanos. En los humanos, estás en la secundaria, unos amigos sugieren que consumas algo de cocaína, consumes cocaína y nada sucede. Los meses pasan y algo te recuerda de lo que pasó la primera vez, alguien te presiona a usar cocaína, te vuelves un adicto y tu vida ha cambiado.
In rats, we do the same thing. My colleague, Gal Yadid, he trains the animals to get used to cocaine, then for one month, no cocaine. Then he reminds them of the party when they saw the cocaine the first time by cue, the colors of the cage when they saw cocaine. And they go crazy. They will press the lever to get cocaine until they die. We first determined that the difference between these animals is that during that time when nothing happens, there's no cocaine around, their epigenome is rearranged. Their genes are re-marked in a different way, and when the cue comes, their genome is ready to develop this addictive phenotype.
Con las ratas hacemos lo mismo. Mi colega, Gal Yadid, entrena a los animales para que se acostumbren a la cocaína, después de un mes, no les da cocaína. Luego les recuerda de la fiesta en la que vieron por primera vez la cocaína como señal, los colores de la jaula cuando ven la cocaína. Y se enloquecen. Ellos presionan la palanca para obtener cocaína hasta que mueren. Primero determinamos que la diferencia entre estos animales es que durante el tiempo en que nada sucede, no hay cocaína alrededor, su epigenoma se reorganiza. Sus genes se re-marcan de una manera diferente, Y cuando la señal viene, su genoma está listo para desarrollar este fenotipo adictivo.
So we treated these animals with drugs that either increase DNA methylation, which was the epigenetic marker to look at, or decrease epigenetic markings. And we found that if we increased methylation, these animals go even crazier. They become more craving for cocaine. But if we reduce the DNA methylation, the animals are not addicted anymore. We have reprogrammed them. And a fundamental difference between an epigenetic drug and any other drug is that with epigenetic drugs, we essentially remove the signs of experience, and once they're gone, they will not come back unless you have the same experience. The animal now is reprogrammed. So when we visited the animals 30 days, 60 days later, which is in human terms many years of life, they were still not addicted -- by a single epigenetic treatment.
Tratamos a estos animales con drogas que o, aumentan la metilación del ADN, el cual era el indicador epigenético que debíamos mirar, o que disminuyen los indicadores epigenéticos Y descubrimos que, si aumentábamos la metilación, estos animales se enloquecen aún más. Se antojan más por la cocaína. Pero si reducimos la metilación del ADN, los animales dejan de estar adictos. Los hemos reprogramado. Y la diferencia fundamental entre una droga epigenética y cualquier otra droga, es que con las drogas epigenéticas, esencialmente eliminamos las señales de la experiencia, y una vez que se van, no volverán a menos que tengas la misma experiencia. Ahora el animal está reprogramado. Cuando visitamos a los animales, 30 días, 60 días después, lo cual representa muchos años de vida en condiciones humanas, seguían sin estar adictos. Por un simple tratamiento epigenético.
So what did we learn about DNA? DNA is not just a sequence of letters; it's not just a script. DNA is a dynamic movie. Our experiences are being written into this movie, which is interactive. You're, like, watching a movie of your life, with the DNA, with your remote control. You can remove an actor and add an actor. And so you have, in spite of the deterministic nature of genetics, you have control of the way your genes look, and this has a tremendous optimistic message for the ability to now encounter some of the deadly diseases like cancer, mental health, with a new approach, looking at them as maladaptation. And if we can epigenetically intervene, [we can] reverse the movie by removing an actor and setting up a new narrative.
Entonces lo que aprendimos sobre el ADN, el ADN no es solo una secuencia de letras, no es solo un guion. El ADN es una película dinámica. Nuestras experiencias están siendo escritas en esta película interactiva. Con el ADN, tú estás como viendo una película de tu vida con tu control remoto. Puedes eliminar un actor o agregar uno. Y así lo has hecho, a pesar de la naturaleza determinista de la genética, tienes el control de la manera cómo se ven tus genes, y esto conlleva un mensaje optimista tremendo para la habilidad de enfrentar ahora algunas enfermedades mortales como el cáncer, las enfermedades mentales, con un nuevo enfoque, viéndolas como malas adaptaciones. Y si podemos intervenir epigenéticamente, podemos retroceder la película removiendo al actor y estableciendo una nueva narrativa.
So what I told you today is, our DNA is really combined of two components, two layers of information. One layer of information is old, evolved from millions of years of evolution. It is fixed and very hard to change. The other layer of information is the epigenetic layer, which is open and dynamic and sets up a narrative that is interactive, that allows us to control, to a large extent, our destiny, to help the destiny of our children and to hopefully conquer disease and serious health challenges that have plagued humankind for a long time.
Y lo que hoy les conté es que, nuestro ADN está realmente formado por dos componentes, dos capas de información: Una capa de información es antigua, evolucionó desde hace millones de años de evolución. Es fija y muy difícil de cambiar. La otra capa de información es la capa epigenética, la cual está abierta y es dinámica y configura una narrativa que es interactiva, la cual nos permite controlar en gran medida, nuestro destino, a ayudar al destino de nuestros hijos y da esperanza de conquistar las enfermedades y retos serios de salud que han plagado a la humanidad por mucho tiempo.
So even though we are determined by our genes, we have a degree of freedom that can set up our life to a life of responsibility.
Y a pesar de estar determinados por nuestros genes, tenemos un grado de libertad que puede configurar nuestra vida a una vida de responsabilidad.
Thank you.
Gracias.
(Applause)
(Aplausos)