Ciencia y salud

Por José Antonio Lozano Teruel

Novedades evolutivas

Novedades evolutivas
Ilustración :: ÁLEX

Un artículo de título (traducido) “Los genes noggin y tipo noggin controlan la regeneración del eje dorsoventral en planarias”, en principio no parece muy atractivo para ser comentado en una divulgación científica. Sin embargo, recién publicado en la revista CURRENT BIOLOGY, ya está siendo objeto de una notable valoración científica internacional. Y ello es halagüeño, ya que sus 6 autores pertenecen a dos grandes centros científicos españoles: el Departamento de Genética e Instituto de Biomedicina de la Universidad de Barcelona y el Centro Andaluz de Biología del Desarrollo del CSIC, en Sevilla. Por particularizar, lo haremos con el investigador catalán Francesc Cebrià y con José Luis Gómez-Skarmeta del Centro Andaluz, pero cuya formación bioquímica inicial se realizó en el Departamento de Bioquímica de la Facultad de Medicina de Murcia.

EVOLUCIÓN MODULAR
Cuando aún no se han apagado los ecos conmemorativos del segundo centenario del nacimiento de Darwin y el 150 aniversario de la publicación de su obra más conocida “El origen de las especies” muchas personas siguen identificando evolución con selección natural en los términos descritos por Darwin. Hoy sabemos que la situación es mucho más compleja e intervienen muchos factores y que, aparte de la evolución lenta darwiniana han existido otros fenómenos determinantes de tremendos y rápidos cambios evolutivos en la historia de la tierra. Uno de ellos fueron las catástrofes, de las que dos son muy destacables: La más antigua ocurrió hace unos 228 millones de años (la llamada extinción del Triásico) y se extinguieron masivamente muchos mamiferoIdes y grandes anfibios, pero sobrevivieron los dinosaurios y sus “primos” los crurotarsos, mejor dotados para la supervivencia. Por ello es asombroso pensar que hace unos 200 millones de años, por causas desconocidas (¿asteroides?, ¿cambio climático?) se extinguieran los crurotarsos (excepto algunas líneas de cocodrilos) y permaneciesen los dinosaurios jurásicos, dominantes durante 135 millones de años. La segunda catástrofe ocurrió más recientemente (48.000 a. de C. – 9.000 a. de C.) desapareciendo 28 géneros y 55 especies, como las llamas, camellos, caballos, etc. de América del Norte.

Otro fenómeno que ha revolucionado profundamente el proceso evolutivo, al menos en dos ocasiones, es lo que podemos denominar evolución modular. El primer ejemplo es el del paso, el tremendo y gran paso de llegar desde las células procariotas a las células eucariotas lo que facilitó la aparición de  organismos más complejos con la formación de órganos y tejidos. Y el segundo ejemplo es el de la explosión Cámbrica, el de los genes homeóticos. Durante tres mil millones de años la evolución había transcurrido bastante placidamente llegando a la aparición de ciertas algas y, posiblemente de algunos gusanos planos, pero sin ir más allá. De pronto, hace unos 535 millones de años y durante el breve plazo evolutivo de unos 35 millones de años, tuvo lugar una inmensa explosión evolutiva y la Tierra comenzó a invadirse de mayores, más diversos y más complejos animales dotados de cabeza, troncos, extremidades, segmentos e intestinos, poseyendo algunos hasta 4 patas y/o caparazones, antenas y branquias. Es decir, aparecieron todas las formas modernas del reino animal o sus precursoras más próximas. Y tras ello, ocurre otra gran pausa: en los últimos 500 millones de años tan sólo han ocurrido leves retoques evolutivos.

GENES HOMEÓTICOS
La responsabilidad de esta última revolución recae en la expresión de los llamados genes homeóticos, hasta entonces en silencio. Los genes más conocidos de este tipo son los hox que indican a las células embrionarias donde se encuentran a lo largo de un eje corporal longitudinal. Parece que los genes hox ancestros estaban ya presentes, no activos, en el estado previo y fue su activación, por causas desconocidas, la que provocó la explosión evolutiva Cámbrica.

Estos genes hacen, por ejemplo, que en las células de un embrión en desarrollo se particularice la zona frontal de la dorsal, la superior de la inferior o lo cercano de lo lejano. Los genes homeóticos reciben este nombre porque tras sufrir una mutación adquieren la capacidad de transformar un segmento de su cuerpo en una réplica de otro. Por ello, al mutar pueden provocar aberraciones. Así ocurre en Drosophila melanogaster son las mutaciones Antennapedia y Bithorax. La primera tiene como resultado la aparición de patas en lugar de las antenas de la mosca; la segunda provoca la transformación de los halterios en un par de alas adicional.

Aunque inicialmente se descubrieron en Drosophila melanogaster, los genes homeóticos se han identificado en la mayoría de los seres vivos, incluidos los seres humanos y están muy conservados en la escala filogenética.  También en humanos las mutaciones que afectan a estos genes son responsables de la aparición de alteraciones en el desarrollo corporal.

Los genes homeóticos se agrupan en grandes complejos y controlan el desarrollo morfológico de los seres vivos. Podríamos decir que son los genes reguladores (interruptores activos o inactivos) de los genes que gobiernan el desarrollo. Pero, a su vez, ellos también son regulados genéticamente.

PLANARIAS
El grupo investigador catalán-andaluz ha trabajado con la planaria (Schmidtea mediterranea), un invertebrado basal con simetría bilateral, que es un modelo clásico de estudio en los ámbitos de la regeneración celular, la organogénesis, los patrones de simetría corporal. Las planarias también son un modelo biológico en el campo de investigación básica sobre células madre o troncales y su posible aplicación en medicina regenerativa. A diferencia de otros organismos, las planarias mantienen los mecanismos de morfogénesis y formación del patrón corporal activos durante toda la vida. Además, conservan una alta población de un 25% de células troncales pluripotentes, lo que permite investigar in vivo los mecanismos de control y proliferación de las células madre o troncales.

Los investigadores han descubierto  la existencia de un nuevo factor en las planarias, la proteína noggin-like, que tiene una función agonista, colaboradora, de la proteína de morfogénesis ósea (bone morphogenetic protein, BMP), clave en el establecimiento del eje dorsiventral en los animales. Su papel es promover la actividad de las BMP, a diferencia de la función de los genes noggin, que inhiben las BMP. También han encontrado que esos genes noggin-like están presentes en toda la escala filogenética, en vertebrados e invertebrados.

Ello permite tener una visión más amplia una de las vías de control molecular de los patrones de simetría corporal en los animales. Según Francesc Cebrià, «el proceso de regeneración del eje dorsiventral en las planarias está dirigido por un organizador doble formado por BMP y la proteína de morfogénesis antidorsal (anti-dorsalizing morphogenic protein, ADMP), al igual que ocurre en el desarrollo de vertebrados como la rana Xenopus… Todo ello confirma el elevado grado de conservación de estos mecanismos moleculares en la evolución biológica».