Dos vidas tras las leyes de la forma

Una persona tiene poco más de 20.000 genes y poco menos de 100 billones de células: tocan a un gen por cada 5.000 millones de células. Esas simples cifras sugieren con elocuencia que los genes deben dirigir el desarrollo de un ser humano dictando unas leyes muy generales, unos principios de organización casi abstractos, geométricos, aplicables con leves variaciones a cualquier contexto.

La búsqueda de esas leyes es la biología del desarrollo, una disciplina con más de cien años que está viviendo ahora mismo su momento más excitante, y dos de los responsables de ello acaban de ser galardonados con el Príncipe de Asturias de las ciencias: Peter Lawrence, del Laboratorio de Biología Molecular del MRC en Cambridge, y Ginés Morata, del Centro de Biología Molecular Severo Ochoa de Madrid. Dos buenos amigos desde hace más de 30 años.

"Mi madre me vio aburrido a los 9 años y me dijo ¿por qué no coleccionas mariposas?"

"¿Qué proceso detiene a las células cuando un órgano ha alcanzado su tamaño final?"

"Parece ser que mi primera palabra fue butterbye", afirma Lawrence. El niño no quería decir "adiós de mantequilla", sino "mariposa" (butterfly). "Cuando tenía 9 años, mi madre me vio aburrido y me dijo ¿por qué no haces una colección de mariposas?, así que improvisó un cazamariposas con una raqueta de tenis vieja y yo empecé a coleccionar mariposas diurnas, nocturnas y orugas para criar en casa. Así nació una fascinación duradera por los insectos y por todas las cosas vivas que siempre ha sido la fuente de mi entusiasmo científico: el material en sí mismo, pero también su belleza y su naturaleza intrincada".

La biología del último medio siglo ha prestado menos atención a los organismos que a sus secuencias genéticas (ttccagaacaagc...), pero Lawrence nunca ha perdido pie con el objetivo central de la biología, que es entender cómo esos subsistemas se organizan en un ser vivo coherente y funcional. Este ímpetu integrador o naturalista es un rasgo marcado de su trayectoria científica. Y la coffee room de su centro de investigación suele estar decorada por media docena de insectos inauditos salidos de su inseparable cámara de fotos.

No hubo cazamariposas -ni siquiera raquetas de tenis- en la infancia de Ginés Morata, nacido en 1946 en Rioja, un pueblo a 14 kilómetros de Almería. "Mi padre era policía de tráfico", recuerda, "y cuando yo tenía 12 años le destinaron a Jaén. A los 16 me fui a Sevilla a estudiar en la Universidad Laboral". ¿Se podía estudiar genética allí? "No, me matriculé en la especialidad de electrónica". Fue más tarde cuando estudió biología, en la Complutense de Madrid.

"A finales de los sesenta", recuerda Morata, "la agitación estaba en el análisis de mosaicos. Justo cuando iba a empezar la tesis conocí a Antonio García Bellido, que acababa de volver de California, y su trabajo con Drosophila me pareció tan interesante que me uní a su laboratorio en Madrid".

"La gran cuestión entonces", recuerda Lawrence, "era cómo el código del ADN se transformaba en patrones, formas, colores, diseños tridimensionales: el problema de la formación de patrones (musterbildung), llamado así desde su formulación original por los grandes embriólogos alemanes del siglo XIX y principios del XX".

Una buena pregunta para un científico es: ¿cuál es su mejor experimento? "Mirándolo desde la perspectiva actual", dice Morata, "un trabajo que ha resultado muy importante fue el experimento Minute que hice con mi colega Pedro Ripoll en los primeros años setenta".

Ese experimento es un clásico de la biología del desarrollo. Se conocían en Drosophila una serie de mutaciones llamadas genéricamente Minute (diminuta) porque las moscas que las sufren son normales en todo excepto en el tamaño, mucho menor del normal. Morata y Ripoll les aplicaron el mencionado análisis de mosaicos: durante el desarrollo de una mosca Minute, indujeron en una sola de sus células una reorganización cromosómica que eliminaba el gen mutante y lo sustituía por una copia normal.

Esa única célula normal empezó, como cabía esperar, a proliferar mucho más deprisa que sus vecinas mutantes. Y el resultado fue un descubrimiento fascinante. La célula normal y sus descendientes (un clon de células) le comen el terreno de manera voraz a todas sus vecinas hasta llegar a ocupar enormes territorios en el adulto: por ejemplo, media ala. Pero sólo media, porque las células nunca atraviesan una frontera invisible: una línea recta que parece tirada por un delineante y que divide el ala (o cualquier otra parte del cuerpo) en dos mitades.

El trabajo demostró que el cuerpo del embrión se va dividiendo y subdividiendo en territorios (compartimentos) mediante el trazado de unas fronteras nítidas, de pureza geométrica. "No sólo aportamos un método de análisis del desarrollo con un poder sin precedentes, lo que permitió el descubrimiento de los compartimentos", dice Morata, "sino que también describimos el fenómeno de la competencia celular, que luego ha demostrado tener implicaciones importantes para la formación de los tumores".

Lawrence elige como uno de sus dos mejores experimentos el que hizo con Morata hace 30 años, cuando el español trabajaba con él en Cambridge como investigador posdoctoral. "Eliminamos el gen engrailed de todas las células de cada compartimento del ala, unas veces del compartimento anterior y otras del posterior. Y vimos que lo primero no tenía ningún efecto, mientras que lo segundo transformaba el compartimento posterior en uno anterior".

El gen engrailed es uno de una veintena de genes selectores que dividen en sectores geométricos el cuerpo de todos los animales, incluido el lector. Diez de ellos forman una fila en el cromosoma -los genes Hox- y su orden es el mismo que el de los trozos de cuerpo que definen: al principio de la fila los genes de la cabeza, luego los del tronco y después los del abdomen.

Morata, que ha dedicado gran parte de su vida profesional a esos genes, está ahora "muy interesado en los procesos de control del crecimiento: los que determinan cuánto crece cada órgano, y sobre todo el mecanismo que detiene el crecimiento cuando el órgano ha alcanzado su tamaño definitivo. Creo que ésta es una de las grandes cuestiones actuales, y además tiene implicaciones biomédicas en asuntos como la formación de tumores".

Lawrence se concentra actualmente en el problema de la polaridad: la brújula que orienta a las células. "Los cabellos de un bebé, por ejemplo, siguen un patrón preciso de remolinos", explica el investigador; "las células saben hacia dónde deben apuntar los pelos, pero ¿cómo? Es sólo un caso de un problema general del diseño animal, que tiene que ver con los vectores: las células no sólo tienen que saber dónde están, sino también en qué dirección han de moverse, proyectar los nervios o dividirse. Necesitan información vectorial".