El grupo de Izpis¨²a descubre el origen de la asimetr¨ªa del cuerpo

Los cient¨ªficos ya saben qu¨¦ genes definen el eje anteroposterior (de cabeza a cola) y el dorsoventral (de espalda a vientre), pero el tercer eje, el que distingue la mitad derecha de la izquierda, hab¨ªa escapado hasta ahora al an¨¢lisis gen¨¦tico. El grupo de Juan Carlos Izpis¨²a Belmonte acaba de descubrir por qu¨¦: la clave ¨²ltima no est¨¢ en los genes, sino en una peque?a fluctuaci¨®n del nivel de calcio en el ambiente. Una exquisita maquinaria gen¨¦tica detecta esa leve fluctuaci¨®n transitoria y la convierte en un programa fijo y s¨®lido que perdura el resto de la vida.

Con la excepci¨®n de unas pocas familias muy primitivas -medusas, hidras, an¨¦monas-, todos los animales estamos dotados de simetr¨ªa bilateral. Es decir, estamos dividos en una mitad izquierda y una mitad derecha, siendo cada una imagen especular de la otra. Pero esa simetr¨ªa es s¨®lo aproximada.

Por ejemplo, el h¨ªgado est¨¢ a la derecha, el coraz¨®n y el est¨®mago m¨¢s bien a la izquierda, y cada hemisferio cerebral posee varias funciones ¨²nicas. El origen de estas asimetr¨ªas ha sido hasta ahora un enigma, y su resoluci¨®n por Izpis¨²a y su grupo del Instituto Salk, en La Jolla (California, EE UU) merece hoy el art¨ªculo principal de la revista Nature.

"Mucho antes de que se conociera el ADN se sab¨ªa que el funcionamiento de los seres vivos estaba influido por fuerzas mec¨¢nicas, campos electromagn¨¦ticos y simples mol¨¦culas inorg¨¢nicas", dice Izpis¨²a desde La Jolla. "Pero no se ten¨ªa pista alguna de c¨®mo esos factores no gen¨¦ticos actuaban sobre la c¨¦lula. Nuestro trabajo proporciona esa pista".

Cualquier padre sabe muy bien que no hay teor¨ªa sobre el mundo que aguante cuatro por qu¨¦s seguidos de un ni?o. Y eso es lo que han hecho los cient¨ªficos de California.

?Por qu¨¦ se generan las primeras asimetr¨ªas izquierda-derecha observables en un embri¨®n de pollo? Porque una prote¨ªna llamada Notch, que se sit¨²a en la membrana de las c¨¦lulas, est¨¢ m¨¢s activa en la mitad izquierda que en la derecha. ?Por qu¨¦? Porque para que Notch se active debe interactuar con otra prote¨ªna llamada Delta, que es m¨¢s abundante en la mitad izquierda que en la derecha. ?Por qu¨¦? Porque la actividad del propio Notch causa un aumento de la cantidad de Delta (este tipo de bucles de refuerzo son comunes en gen¨¦tica). ?Por qu¨¦ el bucle de Notch y Delta se autorrefuerza en la mitad izquierda del embri¨®n? Par¨¦monos aqu¨ª.

Izpis¨²a no s¨®lo cuenta con bi¨®logos en su grupo, sino tambi¨¦n con f¨ªsicos y matem¨¢ticos, y su contribuci¨®n ha sido esencial para responder a esta ¨²ltima pregunta. Un gen es la informaci¨®n necesaria para fabricar una prote¨ªna, y el refuerzo entre Notch y Delta constituye en realidad una red compleja: la prote¨ªna Notch activa el gen Delta, que a su vez fabrica la prote¨ªna Delta, que a su vez activa a la prote¨ªna Notch, todo ello mediante m¨²ltiples genes intermediarios que a veces est¨¢n en la misma c¨¦lula y otras en la vecina. Tener una visi¨®n de conjunto es imposible sin la ayuda de modelos abstractos.

Los matem¨¢ticos de Izpis¨²a construyeron esos modelos e hicieron una predicci¨®n crucial: cualquier factor externo que modificara la fuerza con que se unen las prote¨ªnas Notch y Delta causar¨ªa una alteraci¨®n muy perdurable de toda la red. Esa sola predicci¨®n apunt¨® hacia el calcio: un simple i¨®n que, seg¨²n se sab¨ªa ya, altera la fuerza con que se unen esas dos prote¨ªnas. S¨®lo despu¨¦s el grupo pudo buscar (y encontrar) la asimetr¨ªa predicha en los niveles de calcio.

"Nuestros resultados demuestran que las c¨¦lulas pueden obtener informaci¨®n no gen¨¦tica de su alrededor -en este caso el calcio- y traducirla en informaci¨®n gen¨¦tica estable", explica Izpis¨²a. El cient¨ªfico est¨¢ convencido de que este tipo de sistema funciona en otros contextos del desarrollo embrionario para transformar se?ales f¨ªsicas transitorias en programas gen¨¦ticos estables.

Izpis¨²a defiende con firmeza el enfoque interdisciplinario que ha sido la clave del trabajo: "La cantidad de informaci¨®n biol¨®gica de que podemos disponer actualmente sobre un problema concreto comienza a superar nuestra capacidad de comprensi¨®n. Es imprescindible integrar la experimentaci¨®n tradicional biol¨®gica con los modelos matem¨¢ticos".