De célula a animal, un proceso fascinante

El desarrollo de un animal a partir de una célula única es uno de los temas más fascinantes de la biología. La embriología, como ciencia experimental, fue iniciada por W. Roux en 1894. Cien años después, la biología del desarrollo se encuentra inmersa en una gran revolución. Empezar a entender cómo una única célula se divide, y cómo sus descendientes dan lugar a los órganos y tejidos que constituyen el organismo adulto (proceso denominado morfogénesis) es un misterio que los científicos dedicados al tema esperamos solucionar en los próximos años a través de trabajos como los que hacemos actualmente en el Instituto Salk.El gran reto de la biología del desarrollo consiste en establecer el nexo de unión entre genes y determinadas estructuras del organismo como los ojos, el cerebro o las extremidades. Este reto, impensable hace dos o tres décadas, es hoy posible gracias a la revolución tecnológica que nos ha permitido introducir nuevos genes en embriones y activar o suprimir la expresión de un determinado gen en un grupo específico de células. Una vez que la célula original es fertilizada, y antes de que un determinado órgano o tejido se forme, las células descendientes tienen que saber quiénes son, dónde están, cómo y cuándo van a interaccionar entre ellas y qué tejidos van a formar. Esto da lugar a la existencia de dos tipos de genes: genes que se encargan. de dirigir (organizadores) y genes ejecutores, los que hacen el trabajo.

Uno de estos genes organizadores, goosecoid, lo descubrimos en el laboratorio de De Robertis (UCLA). Goosecoid, que está presente en la rana, el ratón, el pollo y en humanos, es capaz de inducir la formación de embriones gemelos cuando se inyecta en etapas tempranas del embrió (Cell, 1991 y 1993). Pero quizá el ejemplo más significativo de genes reguladores son los homeóticos. En la mosca, una mutación en uno de estos genes es capaz de transformar una pata en antena. En animales superiores y mientras trabajaba en el Laboratorio Europeo de Biología Molecular (EMBL) con Denis Duboule y en colaboración con Cliff Tabin (Harvard), demostramos que alteraciones en la expresión de estos genes dan lugar a transformaciones espectaculares de las extremidades (Nature, 1989, 1991 y 1992). Esta familia de genes, conservada a lo largo de toda la escala evolutiva, es la piedra Rossetta de la Biología del Desarrollo, ya que son los encargados de esculpir y modelar el crecimiento celular durante la génesis de un embrión.

El crecimiento es una parte integral en el programa de desarrollo embrionario y perturbaciones en el mismo pueden dar lugar a verdaderas aberraciones morgológicas. Un claro exponente de ello son los resultados que recientemente hemos publicado con C. Tick1e (Londres) y J. Heath (Oxford) donde la aplicación de determinados factores de crecimiento (FGF-2 y FGF-4) a embriones de pollo genera la aparición de una extremidad extra, ala o pata, dependiendo de la posición del implante. Estos resultados (Cell, 1995) son extraordinariamente iluminadores para el entendimiento de los mecanismos moleculares responsables de la formación de un embrión. Ahora, en mi laboratorio hemos aislado un nuevo miembro de esta familia de gen s, FGF-8, el cual parece ser un candidato clave para la formación de las extremidades en los vertebrados. Dado que la naturaleza tiende a ser conservadora en el número de genes y mecanismos que utiliza para la construcción de un organismo, elucidar cómo un único gen es capaz de activar todo un programa orquestado de genes conducente en este caso a la generación de una extremidad, va a ser de una ayuda extraordinaria para comprender los mecanismos moleculares subyacentes a muchas de las malformaciones congénitas.