{"id":84162,"date":"2008-10-01T00:00:00","date_gmt":"2008-10-01T00:00:00","guid":{"rendered":"http:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/2008\/10\/01\/un-molde-y-muchas-formas-2\/"},"modified":"2017-06-13T18:39:10","modified_gmt":"2017-06-13T21:39:10","slug":"un-molde-y-muchas-formas-2","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/un-molde-y-muchas-formas-2\/","title":{"rendered":"Un molde y muchas formas"},"content":{"rendered":"

\"\"JOHN ZOOK\/UNIVERSIDADE DE OHIO | EDUARDO CESAR<\/span>La mano de una persona y el ala de un murci\u00e9lago ejercen funciones tan distintas que parecen ser proyectos diferentes. Pero basta con mirarlos de cerca para ver sus semejanzas. Est\u00e1n formadas por el mismo n\u00famero de huesos, de acuerdo con instrucciones de los mismos genes. Durante el desarrollo, basta con que un gen central en la formaci\u00f3n de la mano est\u00e9 m\u00e1s activo en la pata delantera del embri\u00f3n del murci\u00e9lago para crear un ala. El uso del desarrollo embrionario para entender de qu\u00e9 manera ciertas alteraciones m\u00ednimas en el mismo proyecto crean buena parte de la diversidad biol\u00f3gica del planeta es la tarea de un \u00e1rea de la biolog\u00eda apodada evo-devo, resultado de la fusi\u00f3n de otras dos\u00a0\u2013\u00a0evoluci\u00f3n y desarrollo \u2013\u00a0y tema central del 54o Congreso Brasile\u00f1o de Gen\u00e9tica, realizado en septiembre en la ciudad de Salvador, estado de Bah\u00eda.<\/p>\n

Investigaciones presentadas en el congreso muestran que muchas veces peque\u00f1as diferencias en el momento o en el sitio en que un gen es activado determina el origen de novedades evolutivas. “Si usted tiene el rostro distinto de quien est\u00e1 al lado, eso se debe a las c\u00e9lulas de la cresta neural \u2013\u00a0es mejor saber algo sobre ellas”, dijo la norteamericana Marianne Bronner-Fraser, del Instituto de Tecnolog\u00eda de California (Caltech).<\/p>\n

Las c\u00e9lulas de la cresta neural surgen al comienzo de la formaci\u00f3n del sistema nervioso de los vertebrados, animales con una columna vertebral, como los peces, los anfibios, los r\u00e9ptiles, las aves y los mam\u00edferos. Esas c\u00e9lulas migran hacia la periferia del embri\u00f3n, donde originan el sistema nervioso perif\u00e9rico, el color del rostro de algunos animales, parte de los huesos faciales y el pico de las aves. Son peque\u00f1as variaciones en el marco de ese proceso las que hacen que los rostros humanos sean distintos unos de los otros. Marianne estudia los genes que coordinan la formaci\u00f3n y la migraci\u00f3n de esas c\u00e9lulas para responder a una pregunta b\u00e1sica: de qu\u00e9 manera un tipo de c\u00e9lula que no exist\u00eda surgi\u00f3 junto con los vertebrados.<\/p>\n

El primer desaf\u00edo consisti\u00f3 en describir los genes que regulan el desarrollo embrionario de la lamprea, un pez alargado de consistencia gelatinosa que se alimenta de la sangre de otros peces. Poco atrayente, la lamprea representa la rama m\u00e1s antigua de los vertebrados, raz\u00f3n por la cual su comparaci\u00f3n con otros animales brinda pistas de c\u00f3mo surgi\u00f3 el grupo. El equipo de Marianne examin\u00f3 alrededor de 50 genes activos en el embri\u00f3n de la lamprea y, en un art\u00edculo de 2007 publicado en Developmental Cell<\/em>, demostr\u00f3 que algunos de los genes m\u00e1s importantes para formar una lamprea adulta son similares a los que controlan el desarrollo embrionario de otros vertebrados. En muchos casos, la diferencia principal es que algunos los genes que entran en acci\u00f3n al comienzo del desarrollo de esos animales solamente se activan m\u00e1s adelante en las lampreas. As\u00ed, la investigadora demostr\u00f3 que la parte inicial del circuito de genes que regula el desarrollo existe hace m\u00e1s de 500 millones de a\u00f1os.<\/p>\n

Para entender el origen de este circuito, Marianne compar\u00f3 el desarrollo de las lampreas con el de los anfioxos \u2013\u00a0representantes vivos de los ancestros de los vertebrados que parecen cr\u00edas de peces, pero no tienen columna vertebral ni cresta neural. Marianne escrut\u00f3 el genoma del anfioxo y hall\u00f3 genes similares a los que regulan la formaci\u00f3n de la cresta neural en los vertebrados, seg\u00fan un art\u00edculo publicado este a\u00f1o en Genome Research<\/em>. “En el anfioxo existe al menos una copia de todos los genes que existen en varias copias en los vertebrados”, comenta, sugiriendo que ya exist\u00edan en ancestrales de los vertebrados genes que fueron cooptados para una nueva funci\u00f3n en esos animales: fabricar la cresta neural.<\/p>\n

El argentino Pablo Wappner, de la Universidad de Buenos Aires, tambi\u00e9n investiga genes que cumplen funciones distintas en organismos diferentes. \u00c9l estudia la formaci\u00f3n del sistema respiratorio en las dros\u00f3filas. A diferencia de los vertebrados, los insectos no tienen sistema vascular y respiran por tr\u00e1queas, tubos ramificados que llevan ox\u00edgeno a las diversas partes del cuerpo y se forman siguiendo instrucciones de los mismos genes que construyen el sistema vascular en los mam\u00edferos. Wappner ha venido demostrando por qu\u00e9 las tr\u00e1queas de las dros\u00f3filas y los vasos sangu\u00edneos de los mam\u00edferos se vuelven m\u00e1s ramificados en situaciones de bajo ox\u00edgeno, con lo cual se incrementa la eficiencia del transporte del gas hacia los tejidos. En el marco de un art\u00edculo de Methods in Enzymology<\/em> de 2007, Wappner describi\u00f3 la cascada de genes activada en la falta ox\u00edgeno que lleva a la ramificaci\u00f3n de las tr\u00e1queas. \u00c9l apuesta a que sea posible aplicar al sistema vascular humano lo que se aprende sobre las dros\u00f3filas.<\/p>\n

Quien avanz\u00f3 en la comprensi\u00f3n de c\u00f3mo se forma el coraz\u00f3n humano es el m\u00e9dico Jos\u00e9 Xavier Neto, del Instituto del Coraz\u00f3n (InCor) de la Universidad de S\u00e3o Paulo. Lo que existe de especial en el coraz\u00f3n de vertebrados es la arquitectura en c\u00e1maras: una recibe la sangre y la otra se contrae y lanza la sangre adelante. En otros animales, excepto los moluscos, los vasos sangu\u00edneos empujan la sangre mediante constricciones de las paredes \u2013\u00a0un m\u00e9todo que tiene el defecto de crear movimiento en ambos sentidos, como cuando se aprieta un pomo de crema dental al medio. Xavier viene demostrando que la formaci\u00f3n de las c\u00e1maras depende de los niveles\u00a0 de \u00e1cido retinoico en el embri\u00f3n. “Si tratamos al embri\u00f3n con altas dosis de \u00e1cido retinoico, el coraz\u00f3n se convierte en un gran hall; si inhibimos la producci\u00f3n del \u00e1cido, solamente el ventr\u00edculo se desarrolla”. Xavier demostr\u00f3 que durante el desarrollo del embri\u00f3n, el \u00e1cido retinoico se esparce como una ola: comienza a producirse en la cola y poco a poco avanza en direcci\u00f3n a la cabeza. Como el coraz\u00f3n est\u00e1 alineado con el eje del cuerpo, al comienzo las enzimas que producen el compuesto solamente son elaboradas en las c\u00e9lulas del hall. Cuando la onda llega a los ventr\u00edculos, su desarrollo ya est\u00e1 definido y no es alterado.<\/p>\n

El investigador del InCor comprob\u00f3 que la onda de \u00e1cido retinoico tambi\u00e9n existe en anfibios, aves, mam\u00edferos y peces, incluso lampreas. El anfioxo produce enzimas similares a las que hacen el \u00e1cido retinoico, pero el compuesto no se disemina como una ola. En congresos, Xavier ha venido discutiendo la s\u00edntesis de su trabajo. \u00c9l reuni\u00f3 los datos que ha obtenido hasta ahora y sugiere que la ola de \u00e1cido retinoico ya exist\u00eda antes del surgimiento de los vertebrados y del coraz\u00f3n dividido en c\u00e1maras. El grupo estudia ahora los genes que comandan la producci\u00f3n del \u00e1cido retinoico. La comprensi\u00f3n de la manera en que el coraz\u00f3n se desarrolla puede orientar el diagn\u00f3stico y el tratamiento de defectos card\u00edacos cong\u00e9nitos.<\/p>\n

\"\"MATHIAS GERBERDING\/INSTITUTO MAX PLANCK<\/span>Otra fuente de diversidad es la expresi\u00f3n de genes que dan origen a segmentos del cuerpo de insectos \u2013\u00a0los mismos genes que determinan las diferentes secciones en la columna vertebral de un rat\u00f3n. Como todas las moscas, las dros\u00f3filas tienen un par de alas y un par de peque\u00f1os ap\u00e9ndices llamados halteres. El bi\u00f3logo Nipam Patel, de la Universidad de la California con sede en Berkeley, inform\u00f3 que, al inactivar el gen ultrabitorax (ubx), surgen alas en lugar de halteres. Con cuatro alas, la mosca se vuelve parecida a las mariposas y las abejas, otra indicaci\u00f3n de que peque\u00f1os cambios generan diversidad de formas. Pero el desarrollo de las alas a\u00fan no est\u00e1 plenamente develado: en las mariposas, Patel encontr\u00f3 gran actividad de ubx en las alas traseras, pero no en las delanteras, que son m\u00e1s grandes. La evoluci\u00f3n parece tener recursos de mecanismos alternativos en la construcci\u00f3n de las alas de los insectos.
\nPatel tambi\u00e9n investiga la funci\u00f3n del ubx en crust\u00e1ceos, que tienen una diversidad poco com\u00fan en t\u00e9rminos de desarrollo y de arquitectura. La parte anterior de estos animales est\u00e1 compuesta por diversos segmentos \u2013\u00a0cada uno de los cuales puede tener patas, pinzas o ap\u00e9ndices especializados en alimentaci\u00f3n llamados maxil\u00edpedos. El investigador de Berkeley constat\u00f3 que en los camarones del g\u00e9nero Periclimenes<\/em>, el gen ubx solamente entra en acci\u00f3n a partir del cuarto segmento, donde comienzan las patas. Patel desarroll\u00f3 un m\u00e9todo de activar el gen en los primeros segmentos y disminuir su expresi\u00f3n en los posteriores. As\u00ed, hizo nacer patas donde deber\u00edan estar los maxil\u00edpedos y viceversa.<\/p>\n

\u00c9l tambi\u00e9n investiga otra cuesti\u00f3n de simetr\u00eda: las diferencias entre los lados derecho e izquierdo de los organismos. En los seres humanos, el coraz\u00f3n y el est\u00f3mago quedan m\u00e1s para el lado izquierdo, en tanto que el h\u00edgado va a la derecha. Cuando esa asimetr\u00eda falla, los \u00f3rganos quedan mal encajados, una condici\u00f3n generalmente fatal. El principal gen responsable de la asimetr\u00eda es el Nodal, expresado en el lado izquierdo de los vertebrados. Patel demostr\u00f3 que ese mismo gen determina a torsi\u00f3n de la valva de los caracoles, en algunas especies hacia la derecha y en otras hacia la izquierda. Si el Nodal es inhibido al comienzo del desarrollo, la concha se forma estirada. Pero, \u00bfpor qu\u00e9 el gen solamente se expresa en un lado del cuerpo? Patel a\u00fan no lo sabe.<\/p>\n

\u00c9l no es el \u00fanico que se interesa por las alas de las dros\u00f3filas. La genetista Blanche Bitner-Math\u00e9, de la Universidad Federal de R\u00edo de Janeiro (UFRJ), estudia la diversidad de formas y tama\u00f1os de las alas de esas moscas. Al contrario de los otros especialistas en evo-devo que estudiaron la embriolog\u00eda antes de llegar a los genes, Blanche parti\u00f3 de un abordaje de gen\u00e9tica\u00a0 evolutiva y ahora busca en el desarrollo la explicaci\u00f3n para sus descubrimientos. Ella cri\u00f3 dros\u00f3filas de la especie Drosophila melanogaster<\/em> a temperaturas diferentes (16,5\u02da C y 22\u02da C) y de cada generaci\u00f3n seleccionaba las diez con alas m\u00e1s alargadas y las diez con alas m\u00e1s redondeadas. Esas moscas dar\u00edan origen a la generaci\u00f3n siguiente, siempre a la misma temperatura. El grupo carioca verific\u00f3 que la respuesta a la selecci\u00f3n var\u00eda seg\u00fan el ambiente. A 22\u02da C, al final de 50 generaciones, el equipo obtuvo moscas con alas alargadas y otras con alas casi redondas, formato no observado a temperatura m\u00e1s fr\u00eda ni en la naturaleza. “El genoma tiene potencial para crear formas que no necesariamente existen”, resume la investigadora, quien investiga el gen rotund, que tiene ese nombre por generar alas m\u00e1s redondas cuando es alterado.<\/p>\n

El trabajo de Blanche va m\u00e1s all\u00e1 de la evoluci\u00f3n y el desarrollo. “Nuestros resultados refuerzan la importancia de estudiar la interfaz entre ecolog\u00eda, evoluci\u00f3n y desarrollo”, comenta, definiendo la eco-evo-debo. En colaboraci\u00f3n con el Laboratorio de Biolog\u00eda Molecular de Insectos de la Fundaci\u00f3n Oswaldo Cruz, el grupo observ\u00f3 que las alas alargadas producen un sonido distinto que las redondas \u2013\u00a0y que las hembras prefieren machos de alas largas. El \u00e9xito entre las hembras puede ayudar a explicar por qu\u00e9 en la naturaleza las dros\u00f3filas siempre tienen alas largas.<\/p>\n

Klaus Hartfelder, del campus de Ribeir\u00e3o Preto de la Universidad de S\u00e3o Paulo (USP), tambi\u00e9n se concentra en una sola especie: procura explicar de qu\u00e9 manera dos larvas de abejas gen\u00e9ticamente iguales se diferencian en reina u obrera. \u00c9l observ\u00f3 que genes ligados al metabolismo de la insulina son m\u00e1s activos durante el desarrollo de obreras que en el de las reinas, de acuerdo con un art\u00edculo publicado este a\u00f1o en el Journal of Insect Physiology<\/em>. Es lo que el investigador denomina paradoja de las abejas, porque en otros insectos, la insulina promueve el crecimiento. En las abejas parece ser lo contrario: las reinas son mucho mayores, pero tienen esos genes inactivados durante el desarrollo.<\/p>\n

Hartfelder verific\u00f3 tambi\u00e9n que los tenores de hormona juvenil son m\u00e1s altos al comienzo del desarrollo de las larvas de las reinas. Esa hormona protege a los ovarios de la muerte celular, al hacer que las reinas adultas tengan alrededor de doscientas estructuras que producen \u00f3vulos, mientras que las obreras solamente tienen entre 2 y 12 en cada ovario. El grupo de Hartfelder analiza ahora cu\u00e1les son los genes m\u00e1s activos en los ovarios de las reinas y las obreras, para desmenuzar mejor de qu\u00e9 maneras se forman ambas castas.<\/p>\n

\u00bfCu\u00e1l es la soluci\u00f3n del enigma de las abejas? El rostro de Hartfelder se ilumina: “\u00a1No lo s\u00e9!” Misterios como \u00e9ste, que avivan la curiosidad de los investigadores, hacen de la eco-evo-devo una de las \u00e1reas m\u00e1s agitadas de la biolog\u00eda en el momento.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"Un mismo gen en tejidos distintos contribuye para la diversidad de las especies","protected":false},"author":3,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"_exactmetrics_skip_tracking":false,"_exactmetrics_sitenote_active":false,"_exactmetrics_sitenote_note":"","_exactmetrics_sitenote_category":0,"footnotes":""},"categories":[181],"tags":[278,300,306],"coauthors":[1601],"class_list":["post-84162","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-ciencia-es","tag-biologia-es","tag-evolucion","tag-genetica-es"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/84162","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/users\/3"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=84162"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/84162\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=84162"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=84162"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=84162"},{"taxonomy":"author","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/coauthors?post=84162"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}