Ciencia y salud

Por José Antonio Lozano Teruel

Ojos en las piernas

Ni la narración mitológica más fantástica ni el creador de cine de terror más audaz podrían superarlo. Se trata de la creación de una criatura viviente, voladora, dotada de 14 ojos situados a lo largo y ancho de todo su cuerpo, en la parte superior de la cabeza, en el pecho, patas, antenas y alas.

Como se publicó hace una quincena, en una gran revista científica, ello ha sucedido realmente, en un laboratorio, en el del grupo del Dr. Walther Gehring de la Universidad de Basilea, en Suiza. Mientras, en otros muchos laboratorios, es usual la obtención de ratones vivos, desprovistos prácticamente de cabeza o de otros ejemplos parecidos. Las interrogantes son inmediatas: ¿Están jugando los científicos a ser brujos?. ¿Qué justificación cabe para estas experiencias, para la creación de estos tipos de monstruos animales?.

PATRONES SENSORIALES. Un Premio Nobel francés de Medicina, el prestigioso François Jacob, con motivo de una visita científica a Madrid, acaba de contestar a estas preguntas. Lo que se busca es comprender los mecanismos de formación de los órganos y tejidos de los vertebrados, incluido el hombre. Entre otras razones porque es bien sabido que existen muchas malformaciones de tipo genético, que por ahora no tienen terapia, y de lo que se trata de saber es cuando ocurren y por qué.

Veamos un ejemplo de este tipo de investigaciones. José Luis Gómez Skarmeta es un bioquímico formado en la Universidad de Murcia, cuya tesis doctoral ha dirigido el Dr. Modolell, en Madrid. Trata de la identificación de un gen, el gen iroquois, que actúa jerárquicamente, como un gen regulador de otros genes en el desarrollo embrionario, es decir, en la generación del patrón de órganos sensoriales. El nuevo doctor resume adecuadamente la situación global indicando que todos los organismos pluricelulares se caracterizan por el hecho de que las células especializadas se disponen ordenadamente en tejidos y órganos, formando patrones morfológicamente constantes. Una de las grandes preguntas que se formula la biología del desarrollo es cómo, a partir de una única célula, el huevo fertilizado, se genera y organiza la complejidad celular característica del organismo adulto. Son tres los grandes fenómenos que intervienen en este proceso: la DIFERENCIACIÓN, es decir, la generación de la diversidad celular; la MORFOGÉNESIS, o lo que es lo mismo, la organización de las células diferenciadas en tejidos y órganos, dando lugar a la forma y estructura; y, en tercer lugar, la PROLIFERACIÓN celular controlada, responsable del crecimiento del individuo.

TODA la información necesaria para realizar esta compleja serie de acontecimientos está contenida en el ADN celular, en los genes. Todas las células de un organismo poseen la misma dotación genética o genoma. Pero, durante el desarrollo, en función del momento y de las circunstancias en que se encuentren, esa información genética es interpretada diferencialmente, lo que provoca la diversidad celular y morfológica que caracteriza al organismo adulto. La genética del desarrollo permite determinar cuáles son los genes implicados en estos procesos y la biología molecular y celular caracterizan la naturaleza de esos genes y los mecanismos con los que operan.

DROSOPHILA. El modelo experimental más usado en la biología del desarrollo es la mosca de la fruta, la Drosophila melanogaster. Algunas razones para ello son obvias: su corto ciclo vital y el pequeño tamaño de su genoma (una veintava parte del humano), organizado en tan solo cuatro cromosomas. Además, la fácil disponibilidad de un gran número de mutaciones le hacen ser uno de los sistemas más adecuados para el estudio de los distintos procesos del desarrollo. Más aun, hace unos 15 años la Ciencia descubrió algo sorprendente: básicamente existen los mismos genes en todas las especies vertebradas, desde las moscas y los ratones hasta los seres humanos.

Pero volvamos a Basilea, al laboratorio del Dr. Gehring. Ya en el año 1915 algunos investigadores describieron lo que después se supo que eran mutaciones de un gen que se identificó hace unos años, en Drosophila, como el gen eyeless (ciego, sin ojos). Tales mutaciones conducían a que las moscas naciesen sin ojos o con ojos deformados, es decir, que parecía tratarse de un gen controlador de la formación embrionaria del ojo, parecido al gen iraquois caracterizado por Gómez Skarmeta. En 1993, dos de los colaboradores del Dr. Gehring, la entonces doctoranda Rebecca Quiring y el investigador Uwe Walldorf, comenzaron a estudiar el gen eyeless, encontrando que era de composición casi idéntica a un gen small (pequeño), de ratones, y a un gen aniridia, en humanos. En este último caso, la mutación producida en una de las dos reproducciones presentes del gen, produce defectos hereditarios en iris, lente, córnea y retina, que son bien conocidos por todos los oftalmólogos.

OJOS. Al descubrirse, el pasado mes de agosto, esta gran similitud genética, constituyó una gran sorpresa, ya que los ojos de los insectos son muy diferentes de los de los vertebrados. Así el ojo de la mosca es compuesto, constando con 800 unidades individuales, cada una con una lente miniatura. En contraste, el ojo de los vertebrados posee una sola lente, por lo que los biólogos pensaban que habían evolucionado desde orígenes diferentes. Pero la similitud existente entre los tres genes de mosca, ratón y hombre parece sugerir un ancestro común. Estos genes actuarían como una especie de genes maestros o interruptores, de modo que su activación provoca la puesta en marcha del programa específico del desarrollo del ojo. Por el contrario, su inactivación o no actuación impide esa formación, en la que sin duda están involucrados otra serie abundante de genes. Como comparación, más o menos acertada, sus funciones respectivas podrían asimilarse a las de director de orquesta, para el gen eyeless, o a la de componentes de la orquesta, para los numerosos genes que han de interpretar coordinada y cooperativamente la obra de la formación del ojo.

Por otra parte, últimamente, Rebecca Quiring había sido capaz de aislar, secuenciar y producir copias en el laboratorio del gen eyeless, es decir, había clonado el gen, con lo que quedó disponible para que dos estudiantes del grupo de Gehring. Ellos pudieron introducir el gen, mediante técnicas de ingeniería genética, al inicio del proceso embrionario de la mosca, en estructuras conocidas con el nombre de discos imaginales, que han sido estudiadas por diversos investigadores, entre ellos el español García-Bellido.

Los científicos suizos pudieron introducir el gen clonado en lugares anatómicos que se correspondían al posterior desarrollo de alas, patas o antenas. Al nacer las moscas correspondientes, contaban con ojos adicionales, aparentemente normales, situados en esas localizaciones. Es decir, que el gen había activado allí genes que normalmente deberían permanecer sin expresión. Había logrado que se expresase un órgano complejo y completo como es un ojo, poniendo en marcha toda la jerarquía ordenada y regulada del resto de los genes, a modo del director de orquesta antes señalado, orquesta que en ausencia de director permanecería silenciosa.

Es indudable que el trabajo del equipo suizo de científicos va a marcar un hito en la biología del desarrollo. Hará que se abran futuras y hasta ahora solo imaginadas posibilidades, más aun cuando hace poco el Dr. Gehring acaba de adelantar que los ojos formados en lugares anómalos parecen funcionales en el sentido de que sus células fotorreceptoras responden a la luz. Posiblemente por ello sea pertinente el comentario que estos hallazgos han provocado en el genetista Rubin de la Universidad de California: "Esto es algo similar a como si alguien hubiese encontrado un gen que convirtiese un riñón en un hígado", o como, sonriendo irónicamente, el biólogo molecular Charles Zuker del Instituto Howard Hughes contestaba a una pregunta "Esto significa que, básicamente, nosotros somos como grandes moscas".