Cient¨ªficos espa?oles investigan los mecanismos de diferenciaci¨®n celular

Todos los organismos vivientes se forman a partir de una primera c¨¦lula, denominada huevo o zigoto, formada a su vez por la fusi¨®n de dos c¨¦lulas germinales, procedentes una del padre y otra de la madre. Desde el momento en que se ha formado la c¨¦lula huevo, un nuevo ser vivo est¨¢ en desarrollo. Pero ese desarrollo es algo muy complejo.La c¨¦lula huevo empieza a crecer, se divide una y otra vez dando lugar a multitud de c¨¦lulas. A la vez que esa masa viviente (un vegetal, un peque?o animal, un ni?o ...) va creciendo, sus c¨¦lulas se van diferenciando. Es evidente que no ha de ser igual una c¨¦lula que constituir¨¢ un huevo que otra qu¨¦ constituir¨¢ el cerebro.

Mientras unas c¨¦luas reciben la orden de endurecerse, calcificarse y formar piezas duras -los huesos- otras reciben la orden de ramificarse, multiplicar sus terminaciones y constituir ese delicado tejido que forma nuestro cerebro. Si la reproducci¨®n celular no siguiese estas pautas diferenciadoras, el nuevo organismo formado ser¨ªa una masa viviente indeferenciada pero no un complejo organismo. Estos procesos por los cuales la primera c¨¦lula se reproduce, se divide y origina c¨¦lulas muy diferentes de aquella primera, especializadas en la realizaci¨®n de diversas funciones dentro del organismo, constituyen la denominada diferenciaci¨®n celular.

El estudio de esta diferenciaci¨®n celular, que lleva a transformar a la primera c¨¦lula de un ser viviente en una inmensa pluralidad de c¨¦lulas diferentes, Constituye uno de los cap¨ªtulos m¨¢s prometedores y dif¨ªciles de la biolog¨ªa actual. ?Por qu¨¦ tipo de mecanismos gen¨¦ticos las c¨¦lulas se hacen diferentes y se ordenan en sistemas? Todas las c¨¦lulas son portadoras de un mismo mensaje gen¨¦tico. El vivo completo arranca de una sola c¨¦lula. ?Cu¨¢les son entonces los procesos en los cuales las se?ales gen¨¦ticas originadas dentro de las c¨¦lulas se expresan en operaciones celulares y supracelulares?

?Cada organismo dentro de s¨ª muestra una gran diversidad topol¨®gica -nos explica el doctor Garc¨ªa Bellido- La informaci¨®n que trasmiten los gametos, esa informaci¨®n que ya est¨¢ en el huevo ?c¨®mo se expresa de manera diferente en diferentes sitios? Los genes no est¨¢n hechos para ser trasmitidos. Los genes est¨¢n hechos para ser expresados. Todas las c¨¦lulas tienen la misma constituci¨®n gen¨¦tica pero la expresan diferencialmente.?

??Qu¨¦ informaci¨®n tienen las c¨¦lulas que se expresa en asociaciones celulares? -prosigue el doctor Garc¨ªa Bellido-. La informaci¨®n est¨¢ en cada c¨¦lula.? Con ladrillos se construyen casas; pues bien, en problema es asimilar a tratar de conocer que mecanismos llevar¨ªan a un ladrillo a suministrar toda la informaci¨®n sobre los sistemas que han de constituir los conjuntos de ladrillos. La gran complejidad de los tejidos y dem¨¢s formas de asociaci¨®n circular arranca de la informaci¨®n contenida en cada c¨¦lula.

Antes dominaba la idea de que el organismo de un ser viviente era algo m¨¢s integrado. El Premio Nobel Spemann hizo un gran descubrimiento sobre la inducci¨®n embrionaria. Para ¨¦l, la c¨¦lula no tiene un valor individual. Vio s¨®lo dependencias entre conjuntos. Las propiedades, por ejemplo, que reconstruyen ciertos organismos est¨¢n en los sistemas entendidos como totalidades y no en los elementos. Otro gran avance hacia la comprensi¨®n del problema planteado es el realizado por Curt Stern, en 1.954. Descubre que las variaciones gen¨¦ticas se expresan aut¨®nomamente en c¨¦lulas. Los recientes descubrimientos vuelven a dar un sentido a la pregunta inicial:?hasta qu¨¦ punto la organizaci¨®n de un conjunto celular resulta de la informaci¨®n contenida y activa en cada uno de sus elementos?

Moscas mutadas

El equipo dirigido por el doctor Garc¨ªa Bellido eligi¨® como material para sus investigaciones, la peque?a mosca del vinagre Drosophila. La raz¨®n de ello es que en este organismo resulta relativamente f¨¢cil trabajar a nivel gen¨¦tito, a nivel de ingenier¨ªa gen¨¦tica.En los laboratorios, como el del Centro de Biolog¨ªa Molecular de Madrid, se puede lograr producir mutaciones, artificiales en las moscas generaci¨®n tras generaci¨®n. Y la relativa facilidad del estudio radica en el hecho de que es posible establecer una relaci¨®n clara entre cada uno de los rasgos de la mosca y su informaci¨®n gen¨¦tica. Es decir, es posible de terminar cu¨¢l es el gen que provoca la aparici¨®n o desaparici¨®n de un ala, el desarrollo de un segmento o la aparici¨®n de un pelo. La fant¨¢stica posibilidad de de terminar caracter¨ªsticas tan concretas actuando sobre genes con cretos ofrece unas posibilidades de trabajo con la drosophila que no existen hoy por hoy, con c¨¦lulas de rat¨®n, caballo o cualquier otra especie animal.

Las mutaciones interesantes, que no son viables en otros organismos, son viables en c¨¦lulas de drosophila.

El equipo del doctor Garcia Bellido estudi¨® los mutantes en la drosophila para seguir de cerca la pista al c¨®mo y al porque se produce la diferenciaci¨®n celular, objeto central de la investigaci¨®n. Efectuando cientos de mutaciones se puede llegar a entender qu¨¦ funciones celulares son necesarias para la morfog¨¦nesis normal. Estudiando las alteraciones se comprende mejor lo ordinario. A trav¨¦s de esas mutaciones anormales se puede llegar a conocer el modo por el que una c¨¦lula transmite informaci¨®n suficientepara que todo un sistema se oriente en una direcci¨®n u otra: se forme un ala, un segmento o un pelo; o no se formen.

?C¨®mo trabaj¨® el equipo de investigadores? ?A qu¨¦ conclusiones lleg¨®? Se estudiaron nuevos par¨¢metros celulares, se descubri¨® cierta l¨®gica gen¨¦tica en los mecanismos de morfog¨¦nesis. El an¨¢lisis de algunos de estos mutantes permiti¨® comprobar que el efecto sist¨¦mico sobre las c¨¦lulas de un compartimento se refleja aut¨®nomamente en cada una de las c¨¦lulas que llevan el genotipo mutante. Los resultados indican que las se?ales g¨¦nicas se registran, en todas las c¨¦lulas correspondientes del segmento o compartimento y que son necesarias constantemente para mantener en sucesivas generaciones celulares un determinado camino de desarrollo. Estos genes han sido llamados selectores. Pero, de nuevo la pregunta, ?por qu¨¦ mecanismos se activan estos genes en determinadas positiones, segmentos o compartimentos, y no en otros? Es decir, si todas las c¨¦lulas son portadoras de todos los mensajes en un ser superior cualquier c¨¦lula podr¨ªa ser m¨²sculo, hueso, nervio... ?qu¨¦ es lo que hace que una c¨¦lula sea s¨®lo hueso, otra s¨®lo m¨²sculo, otra nervio...?

Lo que las investigacioneis del equipo de Garc¨ªa Bellido han venido a demostrar es que, a lo largo del desarrollo, las poblaciones celulares se subdividen en conjuntos por mecanismos binarios. Las propiedades de cada conjunto celular que va surgiendo, las controla un gen. Pero, y aqu¨ª est¨¢ lo trascendente del descubrimiento- mientras un gen se ?enciende? (por emplear una terminolog¨ªa cibern¨¦tica), otro no.

Conclusiones

El desarrollo de cada ser viviente se presenta entonces como una constante selecci¨®n de posibilidades. La evoluci¨®n crea diversidad. La constituci¨®n de cualquier organismo lo de cualquier compartimento dentro de un organismo viviente es entonces el resultado de la actividad de ciertos genes y de la inhici¨®n de otros.Seg¨²n Garc¨ªa Bellido, ?definir cualquier regi¨®n en un ser viviente es el resultado de una combinatoria de genes funcionando o no funcionando. Todo es el resultado pues de esa combinatoria que al construir un ser viviente escoge unas probabilidades de desarrollo e inhibe otras en diferentes regiones. La c¨¦lula huevo de un ser vivo puede ser vivo".