Vida transparente y elegante[1]
Después de conocer la estructura del ADN, la pregunta central de los investigadores ha estado orientada a saber sobre cómo funciona nuestro organismo.
Caenorhabditis elegans es la criatura transparente que nos sorprende sobre el funcionamiento, y las fallas, de nuestros cuerpos…
Su nombre es la mezcla de los términos griegos “caeno” = nuevo, reciente, “rhabditis” = bastón y del latín “elegans” = elegante. En forma abreviada se le llama C. elegans
Vida transparente y elegante
En su ambiente natural, es un diminuto gusano que vive entre los granos de tierra. En Algeria el zoólogo francés Émile Maupas, en 1900, fue el primero en aislarlo, describirlo y escogerlo como especie de referencia.
Varios científicos siguieron sus pasos: el biólogo francés Victor Nigon y la estadounidense Ellsworth Dougherty, pero fue el biólogo sudafricano Sydney Brenner, quien en busca de un nuevo modelo que lo ayudara a explorar los misterios del desarrollo y del comportamiento humano, lo saltó a la fama, en 1963.
«Para ver dónde terminaba una célula y comenzaba otra, tenía que usar el microscopio electrónico; necesitaba un organismo que cupiera en la ventana de esos microscopios y que fuera genéticamente adecuado», para estudiar mi tesis.
“Cuando encontré estos pequeños nematodos, comencé a trabajar con ellos», dijo.
«Sydney Brenner es un dios en la comunidad de gusanos por haber elegido este organismo modelo», señala Gordon Lithgow, vicepresidente del Instituto Buck de Investigación sobre el Envejecimiento en Novato, California.
«Lo que realmente hizo fue tomar una decisión acertada para estudiar biología compleja, a partir de un sistema simple. Esa fue la verdadera genialidad. Sin duda, se trata de una biología básica, que en forma sorprendente se ha traducido para la comprensión de las enfermedades humanas».
Los C. elegans producen más de 1.000 huevos al día, se pueden cultivar en grandes cantidades; los cultivos sanos se pueden congelar y luego descongelar, para revivirlos cuando sea necesario.
«La gran ventaja es su transparencia. ¡Puedes ver a través de su piel!», exclama Lithgow. «De hecho, puedes ver las células y los procesos biológicos sucediendo, con solo mirarlos por el microscopio».
«Además, es pequeño. Tiene un tamaño de menos de un milímetro, por lo que puedes cultivar cientos de miles de estos gusanos en el laboratorio, y eso es muy importante si estás buscando un gen raro o algo así».
«La genialidad de Brenner fue darse cuenta de que, si bien tenemos cientos de miles de millones de células en nuestro cerebro, este gusano de solo 302 neuronas puede ser observado a través de su piel transparente».
Vida transparente y elegante. Un sistema simple
C. elegans es mucho más simple que los seres humanos; no tiene huesos, corazón o sistema circulatorio, pero comparte muchos genes y vías moleculares con nosotros. Además, muchas de las señales moleculares que controlan su desarrollo también se encuentran en organismos más complejos, como el nuestro.
Muchos de los genes del genoma de C. elegans tienen equivalentes funcionales en humanos, lo que lo convierte en un modelo extremadamente útil para explorar las enfermedades humanas.
Estos mutantes proporcionan modelos para muchas enfermedades humanas, incluidos trastornos neurológicos, cardiopatía congénita y enfermedad renal.
Al alterar genes específicos, se puede estudiar de cerca su función genética. Se pueden cribar con miles de fármacos para estudiar enfermedades importantes.
Vida transparente y elegante. Organismo modelo
«El gusano es espectacular como organismo modelo por varias razones», dijo Bob Waterston, profesor de ciencias del genoma en la Universidad de Washington en Seattle, EE.UU.
«Tiene menos de 1.000 células en la edad adulta y podemos saber qué son y qué hacen estas células. Y es pequeño, por lo que puede obtener una gran cantidad de ellos, y eso es importante para la genética, pues permite observar muchos eventos raros.
¡Es difícil hacer la genética de un rinoceronte, como solía decir Sydney!», añade Waterson, quien se incorporó al laboratorio de Brenner en Cambridge, Reino Unido, a principios de la década de 1980.
C. elegans. Primer animal con genoma secuenciado
Waterson, conocido por su trabajo en el Proyecto Genoma Humano, en preparación para esa gigantesca tarea, formó parte del pequeño equipo que trazó el mapa del genoma de C. elegans, el primer animal en tener su genoma completamente secuenciado.
«En ese momento, había mucho escepticismo. Primero, se preguntaba si valía la pena secuenciar un genoma completo, o si se debería hacer más barato… o ni siquiera hacer nada, simplemente dejar que la gente estudiara genes individuales.
«El segundo problema era que nadie sabía cómo hacerlo. Lo que hicimos fue realmente un experimento para ver si se podían adaptar las tecnologías del momento, refinarlas lo suficiente como para secuenciar un genoma del tamaño de C. elegans. De poder hacer eso con algo del tamaño de un cromosoma humano promedio, probablemente se iba a poder extender a todo el genoma humano».
A pesar de las dudas, sobre si la tarea valía la pena o no, tener el mapa completo del genoma del gusano resultó ser más útil de lo que nadie había esperado; como sabemos ahora, eso resultó correcto. dice Gordon Lithgow.
C. elegans y el envejecimiento humano
“Resulta que el gusano y los humanos son muy similares en la biología básica”.
«Cuando se secuenció el genoma del C. elegans, descubrimos que algo así como 2/3 de los genes implicados en las enfermedades humanas estaban en el gusano. Eso significaba que en esa pequeña criatura se podría estudiar biología de vital importancia para las enfermedades humanas».
En 1988, los científicos en EE.UU que trabajaban con gusanos mutantes descubrieron, por casualidad, una mutación en un solo gen que aumentó la vida útil de C. elegans, hasta en 65%.
Cinco años después, el gusano apareció en los titulares cuando se encontró otro mutante de un solo gen que podía extender su vida hasta diez veces más. Es más; los gusanos se mantuvieron en forma y saludables, hasta el final.
Su vida útil es plástica
Su ciclo de vida es tan solo dos semanas, y por ser transparente se pueden examinar fácilmente y seguir el comportamiento de las células individuales a lo largo de su rápido desarrollo.
«Pensábamos que la vida útil era como una cantidad fija, pero lo que el gusano nos mostró fue que la vida útil es plástica, que realmente se podía alterar en una dimensión diez veces mayor… ¡Es increíble!».
«A nivel molecular, celular, los procesos que impulsan la vida útil de 20 días del C. elegans son muy similares a los procesos que impulsan el envejecimiento en los seres humanos. Lo más importante es que no se trata solo de envejecer sino de las enfermedades del envejecimiento».
«Creemos que los mecanismos que estamos estudiando en el gusano son los impulsores, incluso las causas, de enfermedades como el Alzheimer, el cáncer, la osteoporosis, la osteoartritis, el Parkinson, etc.
«En cierto modo, cambió la forma de pensar de la gente sobre el envejecimiento», señala Lithgow.
«El gusano cambió el enfoque sobre la esperanza de vida. Y después, en la conexión con la enfermedad, el gusano cambió la forma en que pensamos sobre las enfermedades crónicas humanas».
«Fue muy sorprendente, porque en ese momento era un campo completamente nuevo, ahora es toda una industria».
Vida transparente y elegante. 6 premios nobel
Múltiples premios Nobel se han originado al estudiar el gusano.
«El título de mi conferencia ‘El regalo de la naturaleza a la ciencia’ (…), trata de cómo la diversidad biológica puede ser -y ha sido- utilizada para avanzar en la investigación científica. Me gusta pensar que el cuarto ganador del premio Nobel de este año es C. elegans; se merece la mayor parte del honor, ¡aunque, por supuesto, no compartirá la recompensa monetaria! (Risa)», dijo Brenner en su conferencia Nobel.
«En el gusano, las células se dividen y producen más células», explica Bob Waterston.
Este pequeño ‘regalo de la naturaleza a la ciencia’ ha demostrado ser invaluable… Le valió a Brenner, y a dos colegas más, el premio Nobel por el descubrimiento del “suicidio celular”, un proceso que esculpe nuestros cuerpos en el útero, quita la telaraña de piel entre los dedos de las manos y los pies, vaciando los tubos, dando forma a nuestros órganos y construyendo nuestro cerebro.
Vida transparente y elegante. El suicidio celular
«Pero a veces no se necesita una de las células hijas que se fabrican. Y sorprendentemente, la biología ha inventado un sistema para explicar el suicidio celular. La célula está programada para decidir que no es necesaria y el sistema lo activa, para matarla.
«Esto ha demostrado ser muy importante en toda la biología. En el cáncer es increíblemente importante: si no tienes un control adecuado de la muerte celular, si no tienes activado este programa de suicidio, eso puede conducir a ciertos cánceres».
C. elegans sobrevive en entornos extremos
«C. elegans estuvo en el espacio. Fue parte de uno de los experimentos biológicos que se realizaron inicialmente en el transbordador espacial Columbia. Son hermafroditas, así que se autofertilizan; esos gusanos enviados al espacio pudieron reproducirse, lo cual fue muy emocionante. Posiblemente fue el primer organismo terrestre en reproducirse en el espacio”. declara Lithgow.
El sábado 1 de febrero de 2003, en su reingreso a la atmósfera terrestre, la nave se desintegró sobre los estados de Texas y Luisiana.
Los 7 miembros de la tripulación murieron. «Un tiempo después del desastre, se recuperó el recipiente en el que se realizaba el experimento, encontrando que ¡los gusanos estaban vivos!” cuenta Lithgow
«C. elegans ha hecho una contribución, tras otra, a nuestro conocimiento», señala Waterston, y todo parece indicar que lo seguirá haciendo.
Hoy en día se utilizan para probar todo tipo de medicamentos, incluidos los que los científicos esperan que puedan ralentizar y mejorar los procesos de envejecimiento.
[1] Fuente: BBC. Serie «Witness History». https://www.bbc.com/mundo/noticias-56889706
Comment here