Científicos españoles investigan los mecanismos de diferenciación celular

Todos los organismos vivientes se forman a partir de una primera célula, denominada huevo o zigoto, formada a su vez por la fusión de dos células germinales, procedentes una del padre y otra de la madre. Desde el momento en que se ha formado la célula huevo, un nuevo ser vivo está en desarrollo. Pero ese desarrollo es algo muy complejo.La célula huevo empieza a crecer, se divide una y otra vez dando lugar a multitud de células. A la vez que esa masa viviente (un vegetal, un pequeño animal, un niño ...) va creciendo, sus células se van diferenciando. Es evidente que no ha de ser igual una célula que constituirá un huevo que otra qué constituirá el cerebro.

Mientras unas céluas 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 reproducción celular no siguiese estas pautas diferenciadoras, el nuevo organismo formado sería una masa viviente indeferenciada pero no un complejo organismo. Estos procesos por los cuales la primera célula se reproduce, se divide y origina células muy diferentes de aquella primera, especializadas en la realización de diversas funciones dentro del organismo, constituyen la denominada diferenciación celular.

El estudio de esta diferenciación celular, que lleva a transformar a la primera célula de un ser viviente en una inmensa pluralidad de células diferentes, Constituye uno de los capítulos más prometedores y difíciles de la biología actual. ¿Por qué tipo de mecanismos genéticos las células se hacen diferentes y se ordenan en sistemas? Todas las células son portadoras de un mismo mensaje genético. El vivo completo arranca de una sola célula. ¿Cuáles son entonces los procesos en los cuales las señales genéticas originadas dentro de las células se expresan en operaciones celulares y supracelulares?

«Cada organismo dentro de sí muestra una gran diversidad topológica -nos explica el doctor García Bellido- La información que trasmiten los gametos, esa información que ya está en el huevo ¿cómo se expresa de manera diferente en diferentes sitios? Los genes no están hechos para ser trasmitidos. Los genes están hechos para ser expresados. Todas las células tienen la misma constitución genética pero la expresan diferencialmente.»

«¿Qué información tienen las células que se expresa en asociaciones celulares? -prosigue el doctor García Bellido-. La información está en cada célula.» Con ladrillos se construyen casas; pues bien, en problema es asimilar a tratar de conocer que mecanismos llevarían a un ladrillo a suministrar toda la información sobre los sistemas que han de constituir los conjuntos de ladrillos. La gran complejidad de los tejidos y demás formas de asociación circular arranca de la información contenida en cada célula.

Antes dominaba la idea de que el organismo de un ser viviente era algo más integrado. El Premio Nobel Spemann hizo un gran descubrimiento sobre la inducción embrionaria. Para él, la célula no tiene un valor individual. Vio sólo dependencias entre conjuntos. Las propiedades, por ejemplo, que reconstruyen ciertos organismos están en los sistemas entendidos como totalidades y no en los elementos. Otro gran avance hacia la comprensión del problema planteado es el realizado por Curt Stern, en 1.954. Descubre que las variaciones genéticas se expresan autónomamente en células. Los recientes descubrimientos vuelven a dar un sentido a la pregunta inicial:¿hasta qué punto la organización de un conjunto celular resulta de la información contenida y activa en cada uno de sus elementos?

Moscas mutadas

El equipo dirigido por el doctor García Bellido eligió como material para sus investigaciones, la pequeña mosca del vinagre Drosophila. La razón de ello es que en este organismo resulta relativamente fácil trabajar a nivel genétito, a nivel de ingeniería genética.En los laboratorios, como el del Centro de Biología Molecular de Madrid, se puede lograr producir mutaciones, artificiales en las moscas generación tras generación. Y la relativa facilidad del estudio radica en el hecho de que es posible establecer una relación clara entre cada uno de los rasgos de la mosca y su información genética. Es decir, es posible de terminar cuál es el gen que provoca la aparición o desaparición de un ala, el desarrollo de un segmento o la aparición de un pelo. La fantástica posibilidad de de terminar características tan concretas actuando sobre genes con cretos ofrece unas posibilidades de trabajo con la drosophila que no existen hoy por hoy, con células de ratón, caballo o cualquier otra especie animal.

Las mutaciones interesantes, que no son viables en otros organismos, son viables en células de drosophila.

El equipo del doctor Garcia Bellido estudió los mutantes en la drosophila para seguir de cerca la pista al cómo y al porque se produce la diferenciación celular, objeto central de la investigación. Efectuando cientos de mutaciones se puede llegar a entender qué funciones celulares son necesarias para la morfogénesis normal. Estudiando las alteraciones se comprende mejor lo ordinario. A través de esas mutaciones anormales se puede llegar a conocer el modo por el que una célula transmite información suficientepara que todo un sistema se oriente en una dirección u otra: se forme un ala, un segmento o un pelo; o no se formen.

¿Cómo trabajó el equipo de investigadores? ¿A qué conclusiones llegó? Se estudiaron nuevos parámetros celulares, se descubrió cierta lógica genética en los mecanismos de morfogénesis. El análisis de algunos de estos mutantes permitió comprobar que el efecto sistémico sobre las células de un compartimento se refleja autónomamente en cada una de las células que llevan el genotipo mutante. Los resultados indican que las señales génicas se registran, en todas las células 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 qué mecanismos se activan estos genes en determinadas positiones, segmentos o compartimentos, y no en otros? Es decir, si todas las células son portadoras de todos los mensajes en un ser superior cualquier célula podría ser músculo, hueso, nervio... ¿qué es lo que hace que una célula sea sólo hueso, otra sólo músculo, otra nervio...?

Lo que las investigacioneis del equipo de García 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 aquí está lo trascendente del descubrimiento- mientras un gen se «enciende» (por emplear una terminología cibernética), otro no.

Conclusiones

El desarrollo de cada ser viviente se presenta entonces como una constante selección de posibilidades. La evolución crea diversidad. La constitución 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 inhición de otros.Según García Bellido, «definir cualquier región 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 célula huevo de un ser vivo puede ser vivo".