GENÉTICA DEL DESARROLLO

GENÉTICA DEL DESARROLLO

29-9-2002
REDES – TVE
 

Un huevo fecundado es un pequeño amasijo de materia viva. En los humanos mide una décima de milímetro de diámetro. ¿Cómo es posible que ahí dentro se encuentre toda la información necesaria para crear un ser con la complejidad de un adulto, con millones de células organizadas y especializadas formando un todo que interactúa con el exterior? Redes se adentra en este maravilloso misterio de la ciencia.


Los verdaderos gemelos tienen exactamente el mismo genoma, son clones naturales que se han formado con cada una de las mitades de un embrión inicial. Las lagartijas tienen la capacidad de regenerar su cola si se les corta. Entre uno y otro fenómeno hay una relación que los científicos que se dedican a estudiar la genética del desarrollo tratan de comprender. Puede que dentro de unos años seamos capaces de programar las células en laboratorio para que se desarrollen en un tejido o en otro, en un nuevo corazón, por ejemplo, o incluso en un individuo completo. Eduardo Punset habla sobre ello con Nicole LeDouarin, prestigiosa científica francesa especializada en Genética del Desarrollo y directora del Instituto de Embriología Celular y Molecular del CNRS de Francia.

En plató intervienen Antonio García-Bellido, director del Laboratorio de Genética del Desarrollo del Centro de Biología Molecular Severo Ochoa de Madrid, y Jordi García, del departamento de Genética del Desarrollo de la Universidad de Barcelona.


ENTREVISTA a Nicole LeDourain

 

Eduardo Punset:
¿Cómo es posible que a partir de un huevo fecundado se inicie un proceso de división celular y, como dice en sus libros que, al menos hasta el cuarto día de ese proceso, si alguna de esas células se separase del resto podrían convertirse en un adulto?

Nicole LeDourain:
Si, es increíble. Pero hay diversas preguntas en lo que dice: ¿Cómo es posible que a partir de un cigoto o de un huevo, es decir, del resultante de la unión entre un gameto femenino y un gameto masculino, del ovocito y el espermatozoide, que miden una décima de milímetro de diámetro en el hombre, cómo es posible que con tan poca materia se pueda obtener al cabo de 9 meses un bebé y tras 20 años un hombre con toda su complejidad, con los millares de células que contiene su organismo y que son, no un amasijo de células desorganizadas, sino, bien al contrario, forman tejidos, órganos extremadamente estructurados… y tienen además la capacidad de funcionar unas con otras para constituir un todo, para formar un todo que reaccione frente al mundo exterior?. Es algo que, hay que decirlo, es uno de los misterios más grandes que se existen…..

Eduardo Punset:
¡Y usted es científica! ¡Usted acepta que es un misterio!

Nicole LeDourain:
Digo que es un misterio porque no está completamente explicado y porque este fenómeno extraordinario ha aparecido como un misterio desde el principio de los tiempos… El hombre ha intentado explicarlo, formulando numerosas teorías para ello.

Eduardo Punset:
Alguna de ellas muy peculiares, por cierto.

Nicole LeDourain:
Sí, y en particular porque lo sorprendente es que el resultado de la fusión de los dos gametos de la especie humana da lugar siempre al nacimiento de hombres o de mujeres, si se trata de la misma especie. Es decir, si se trata de un gato, será un gato. Por consiguiente hay una conservación, una memoria. Todo empieza casi desde cero, pero no completamente desde cero porque el programa está allí, está en el pequeño amasijo de materia viva que es el huevo. Por ello las diferentes hipótesis y teorías han tenido siempre como preocupación la explicación de esa memoria… Una de las teorías más sorprendentes ha sido la llamada teoría de la preformación. Los sabios que imaginaron esta teoría pensaban que, de hecho, en una de las dos semillas…..

Eduardo Punset:
Una de las dos…

Nicole LeDourain:
…al principio fue en la semilla masculina, después en la semilla femenina; se hallaba ya el futuro ser completamente formado, perfectamente formado en todos sus detalles. Simplemente se encontraba reducido, estaba miniaturizado, y el desarrollo en el interior de la madre – puesto que la gente se preocupa sobretodo por el desarrollo de los mamíferos, del hombre-, era, de alguna manera, el despliegue, la expansión de ese ser en miniatura que existía ya en la semilla. Pero, si eso era verdad había que suponer que en esa semilla no había un ser, sino todos los seres que habrían de ser formados a partir de éste. En otras palabras, se pensaba que Eva llevaba ya en sus ovarios a toda la humanidad, que esperaba tener una ocasión de nacer, de desplegarse, de existir.

Eduardo Punset:
Y toda esa bella teoría cayó por los suelos con el nacimiento de la embriología, ¿verdad?.

Nicole LeDourain:
Es verdad.

Eduardo Punset:
Y estas células, cuando empieza a formarse el embrión, cuán lejos están de lo que será la cabeza, los miembros o el hombro. Toman la forma y después, ¿quién decide la diferenciación?. Voy a ser hueso o músculo.

Nicole LeDourain:
Sí, hay que comenzar por el principio. Usted tiene el huevo.

Eduardo Punset:

Nicole LeDourain:
El huevo no es completamente homogéneo. Es decir, todas las partes del huevo no son exactamente iguales, así desde muy temprano el huevo presenta lo que se llama polaridad. Entonces "las drosófilas" – moscas sobre las que se han realizado muchos trabajos que han esclarecido enormemente el desarrollo embrionario reconciliando la genética y la embriología-, pues, desde el principio del desarrollo, es decir, ya en el huevo, presentan una polaridad llamada anteroposterior. Es decir……

Eduardo Punset:
Así es.

Nicole LeDourain:
Es decir, se sabe ya en el huevo dónde estará la cabeza y dónde estará la extremidad posterior de la mosca……

Eduardo Punset:
Increíble.

Nicole LeDourain:
¿Y cómo es posible esto? Bien…, porque a medida que el ovocito, es decir, el gameto femenino se desarrolla en el interior del ovario, hay moléculas que se depositan de una manera no homogénea sino completamente heterogénea en el interior del citoplasma del huevo creando gradientes, y estos gradientes son tales que una fuerte concentración de una cierta molécula informará a los núcleos celulares de que se hallan en una posición donde hay que fabricar estructuras cefálicas y así a ese nivel sólo se darán estructuras correspondientes a la cabeza… A medida que el gradiente de esa sustancia disminuya hacia la cola, se producirán estructuras cada vez más caudales. Así pues, existe lo que se llama un patrón previo en el huevo. De hecho, en los huevos de los mamíferos – en los de humanos- no existe al inicio del huevo un patrón previo. Sólo cuando se alcanza la fase de embrión aparece el prepatrón. Por eso, volviendo a su primera pregunta, una vez el huevo ha empezado a dividirse, en los mamíferos -esto se ha comprobado en ratones-, las células tienen la capacidad de generar un organismo completo.

Eduardo Punset:
Completo.

Nicole LeDourain:
E incluso si el huevo se ha dividido ya en dos o en cuatro. Esto, por ejemplo, ha sido demostrado en otros organismos a parte de en los mamíferos. Fue demostrado por primera vez en los erizos de mar. Este fue un gran descubrimiento que tuvo lugar a principios de siglo, después se demostró con las ranas y después en los mamíferos…, y así se sabe que existen verdaderos gemelos en el hombre. Los verdaderos gemelos son seres absolutamente idénticos. Se trata, de hecho, de un clon formado por dos individuos idénticos. ¿Por qué son idénticos?, pues, porque resultan del desarrollo de cada una de las mitades de un embrión inicial. Es decir, de la mitad de un huevo. Así, pues, tienen exactamente el mismo genoma.

Eduardo Punset:
Nicole LeDourain, me hablas de erizos de mar, de ratones…, si la estructura del ADN, de este código genético, es similar en todas las especies…, es difícil comprender que pueda haber esta diversidad increíble en el planeta.

Nicole LeDourain:
En verdad la primera cosa que constatamos es la diversidad. La ciencia ha descrito un número muy grande de especies, de maravillas de la naturaleza, de ejemplos de cómo la naturaleza ha sido capaz de inventar. Ya desde el siglo XIX, se tenía la noción de que había muchas cosas en común entre seres extremadamente diversos. Al principio, en el curso del desarrollo embrionario… Von Baer en 1828 mencionó y descubrió que, en el desarrollo de todos los organismos, se daba desde el principio una organización común que consistía en la transformación de las células que resultaban de la división del huevo en hojas blastodérmicas, englobadas unas dentro de las otras: una para proteger el ectodermo, una para tapizar el tubo digestivo, el endodermo, y otra entre las dos anteriores para fabricar los huesos, los músculos, etc. Así pues, existía ya esta organización.

La segunda gran noción que apareció más tarde, en 1838, fue la demostración de que todos los seres metazoos estaban constituidos por células, que eran la unidad básica de los seres vivos… Pero la biodiversidad seguía estando ahí… La constatación de que las formas vivas son muy diferentes es una constante… Después la biología molecular, la genética molecular, ha vuelto a la unidad fundamental de la vida, mostrando que en el curso del desarrollo embrionario, en el transcurso de la estructuración del embrión, en la fabricación de formas, en la creación de individuos, había modelos moleculares, había una especie de fórmulas que estaban siempre allí y que se reutilizaban siempre, incluso en especies distintas.

Eduardo Punset:
Pero hay una cuestión que me preocupa: si cojo una lagartija y le corto la cola, esta cola se regenera sola, y a mí si me cortan un brazo, no tengo remedio. Yo no tengo esta capacidad. ¿La investigación sobre la clonación cambiará esta imposibilidad, esta diferencia entre la lagartija y el hombre?

Nicole LeDourain:
Lo realmente sorprendente de la lagartija es la capacidad de llevar a cabo un segundo desarrollo embrionario que no concierna más que a la cola o a un miembro, cuando en el adulto la cola o el miembro son amputados. Esto no se da en los vertebrados superiores, pero esta regeneración es, no obstante, un fenómeno que sucede en muchos organismos. Hay muchos invertebrados, los gusanos, por ejemplo, que están dotados de un poder de regeneración extraordinarios. El gran progreso de la técnica ha permitido demostrar que hay en el organismo adulto, incluso en el organismo de los mamíferos y del hombre, células que, de hecho, son capaces de regenerar tejidos. Y esto lo sabemos ya desde hace mucho tiempo. Sabemos que la piel es un órgano que se genera permanentemente y se ha descubierto que esto es incluso verdad para el cerebro, cuando antes se pensaba que el cerebro tenía un número de neuronas concreto desde el nacimiento, pero ahora nos damos cuenta de que hay una regeneración de un cierto tipo de neuronas en el cerebro. Por tanto, hay en diferentes órganos células madre…, pero lo novedoso es que estas células madre han sido programadas de una manera irreversible para fabricar un tipo de células determinado. Por ejemplo, para fabricar piel en la piel, para fabricar neuronas en el cerebro y para fabricar sangre en la médula, y gracias a estos estudios que se hacen ahora "in vitro", es decir, transfiriendo células del organismo a un cultivo, uno se da cuenta de que se las puede reprogramar. Y esto alude un poco a la clonación. Es decir, las células en el transcurso de su desarrollo embrionario tienen la capacidad de diferenciarse y ser canalizadas hacia un tipo celular que se creía irreversible, pero ahora nos hemos dado cuenta que esto no es irreversible… Como tampoco se halla el núcleo de una célula somática irreversiblemente determinado para funcionar en una célula, porque si se lo introduce en un óvulo, vemos que puede llevar a cabo el desarrollo entero de un embrión. De igual modo una célula que estaba programada, por ejemplo, para fabricar sangre, si se la pone en ciertas condiciones, puede fabricar tejidos nerviosos; nos damos cuenta que se le puede dar otro tipo de orientación. En consecuencia vemos que en nuestro organismo hay muchas más potencialidades regenerativas de las que creíamos.

Eduardo Punset:
Así pues, dentro de cien años no tendremos nada que envidiar a la lagartija.

Nicole LeDourain:
Así lo espero.

Eduardo Punset:
Oiga, al principio, si retrocedemos tres mil millones de años, en aquel momento, verdaderamente, sí que había dos alternativas para los seres vivos. Era la vida de los procariotas. Era una vía muy sencilla, muy versátil, que podía adaptarse con facilidad al entorno, nada compleja, en un cierto sentido. Y después había otra vía, que ha sido aparentemente la nuestra, la de los eucariotas, con un grado de complejidad muy grande, de especialización, de simbiogénesis, de colaboración entre diversas células etc., pero mucho más vulnerable que la otra. ¿Nos hemos equivocado? ¿Hemos elegido mal en ese momento de la evolución?

Nicole LeDourain:
Oiga, yo no creo que podamos lamentarnos de esta evolución ya que somos su resultado y si usted considera, por ejemplo, los logros conseguidos por el cerebro humano, no se puede lamentar de que la evolución haya producido tal maravilla. Hay que decir……

Eduardo Punset:
También se han hecho estragos…

Nicole LeDourain:
Es verdad. Hay que decir que estas dos vías evolutivas han seguido, en suma, dos estrategias diferentes. La estrategia de los procariotas ha sido el número. Se reproducen a gran velocidad, reaccionan muy rápidamente por métodos químicos a las condiciones exteriores.

Eduardo Punset:
¿Hablas de bacterias?

Nicole LeDourain:
Y esto les ha permitido perdurar. Evidentemente se ha pensado que habían durado porque habían cambiado poco. Ahora nos damos cuenta de que han cambiado más de lo que se creía pero, a pesar de todo, han conservado la misma estrategia, que ha sido un éxito… La vía de la complejidad, como usted señalaba muy justamente, tuvo otros triunfos; es decir, era vulnerable, pero tenía probablemente más capacidad de adaptación a las condiciones exteriores, aunque esta capacidad de adaptación necesitaba de más tiempo. No se trataba de versatilidad, es decir, de la capacidad de adaptación extremadamente rápida de las bacterias. Esto no existe o se da mucho menos en los seres más complejos, pero éstos se han adaptado de otra manera, creando estructuras de defensa, de adaptación, totalmente extraordinarias.

Eduardo Punset:
Y es posible que no se nos dé el tiempo necesario para adaptarnos a cambios importantes.

Nicole LeDourain:
Es difícil saber cuál será la evolución del planeta.

Eduardo Punset:
Así es.


Los genes que controlan la división celular son los mismos desde hace millones de años
http://www.healthig.com/genetica/genetica32.html

Biología del desarrollo: ¿qué modelo animal de trabajo utilizar? http://www.biomeds.net/biomedia/R16/noticia1.htm

Nuevas perspectivas en biología del desarrollo http://www.biomeds.net/biomedia/R14/noticia1.htm

Nicole Le Douarin: ¿Es posible mezclar genes de pollo y codorniz? http://sdb.bio.purdue.edu/dbcinema/ledouarin/ledouarin.html

Una cascada molecular determina la asimetría corporal de los animales http://www.biomeds.net/biomedia/R23/noticia4.htm

Una molécula de adhesión implicada en la asimetría izquierda-derecha en vertebrados
http://www.biomeds.net/biomedia/R14/noticia1.htm

Genes del desarrollo del sistema nervioso, homeobox http://www.biomeds.net/biomedia/R22/noticia02.htm

Desarrollo embrionario http://icarito.tercera.cl/enc_virtual/c_nat/repro_human/r_humana03.html

¿Cómo es posible que un óvulo fecundado, pueda transformarse en un individuo totalmente formado? http://www.aldeaeducativa.com/aldea/Tareas2.asp?which=261

Un Complejo Proteínico Crucial Para el Desarrollo Embrionario University of California, San Diego
Detectada una enzima que orienta la diferenciación de las células madre embrionarias Home de Bioetica en ZonaPediatrica Las células madre
http://www.med.nyu.edu/pubaff/news.php3?action=show&id=99 

Bate, M. and Martínez Arias, A. (Ed.) 1993.
The Development of Drosophila melanogaster.
Cold Spring Harbor Laboratory Press. New York.

Gilbert, S.F. 1994.
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Sunderland, Massachusetts. Wilkins, A.S. 1992.
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John Wiley & Sons, Inc.
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