Los embriones de ratón en un laboratorio en Portugal desarrollaron patas adicionales de forma «accidental» cuando los científicos apagaron un gen clave implicado en el desarrollo embrionario, según un artículo publicado en la revista Nature.
Los investigadores del Instituto de Ciencias Gulbenkian buscaban determinar si un gen (un trozo de ADN) llamado Tgfbr1 estaba implicado en cómo se forman y se organizan las células predecesoras de la médula espinal y otras partes del cuerpo. Pero al desactivar el gen, los embriones desarrollaron características inusuales: en el lugar donde normalmente se ubican los genitales, tenían patas, y varios de sus órganos internos sobresalían de su abdomen.
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Se sabe que el gen Tgfbr1 da origen a una vía de señalización. Una proteína del mismo nombre que se ubica en la superficie de las células donde controla la actividad interna, como el crecimiento y la división celular. Digamos que recibe señales del exterior y le indica a las células qué hacer en cada momento. Además, también desempeña un papel clave en la activación de otros genes que participan en la formación de la cola, las extremidades traseras y los genitales.
Por lo tanto, apagar ese gen al inicio del desarrollo suele ser fatal: al ser una vía de señalización, los embriones mueren en las primeras etapas, debido a que no son capaces de formar su corazón.
Teniendo en cuenta la letalidad, los científicos inactivaron el gen Tgfbr1 en embriones de ratón aproximadamente a la mitad, y no al inicio del desarrollo, para que no afectara la formación de los órganos vitales y pudieran observar su actividad. Luego, compararon esos embriones de 10 a 17 días con embriones normales.
Según el artículo, si bien los experimentos confirmaron la investigación principal, los embriones presentaron patas adicionales, malformaciones en los órganos internos, y en los tejidos que dan origen al recto.
El sitio donde se ubicaron las patas extras, dicen los autores, indica que la proteína Tgfbr1 tiene un papel fundamental en la organización de los tejidos que se convierten más tarde en extremidades o en genitales al alterar la forma en que el ADN se dobla y se organiza en las células. Cuando por alguna razón el gen se apaga, toda la actividad de los demás genes cambia, lo que resulta en malformaciones: se generan más patas, y los genitales externos no se desarrollan.
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Para entender mejor esto, durante la formación embrionaria, el cuerpo de los vertebrados se construye de forma secuencial de la cabeza a la cola. Es un proceso continuo que implica dos transiciones con cambios importantes.
La primera etapa marca el inicio de la extensión del cuerpo y la formación de los órganos vitales, los mecanismos genéticos «dejan» la cabeza para centrarse en la parte de abajo.
Luego, en la segunda transición, los genes organizan la parte final del tronco y activan el desarrollo de la cola. Durante esta última etapa, los tejidos recién creados interactúan entre sí para formar estructuras, como las patas traseras y los genitales. Fue acá, en la segunda transición, donde los científicos apagaron el gen Tgfbr1 para estudiar su función.
Si bien las piernas y los brazos comparten muchos genes, en las primeras etapas del desarrollo las extremidades traseras y los genitales tienen más en común. Se cree que en los animales de cuatro patas, los tetrápodos actuales, las patas y los genitales se derivan de un tejido común ancestral que evolucionó para generar una amplia diversidad de estructuras adaptadas para la locomoción y el apareamiento, según el nicho ecológico y la estrategia de supervivencia de cada especie.
Los científicos sospechan que en los ratones con seis patas del nuevo estudio, las células que se convierten en extremidades reciben señales equivocadas al tener el gen apagado. En lugar de «construir» genitales, reciben señales para «convertirse en patas», lo que lleva a la malformación.
Cuando los investigadores analizaron el ADN en el tejido de las piernas mutantes, observaron un cambio en la configuración de las células: estaban activos más genes relacionados con la formación de las patas que genes implicados en la creación de los genitales.
También descubrieron que, a pesar de la ubicación bastante diferente de las patas adicionales, los genes expresados son similares a los que se encuentran en las extremidades normales de los ratones. Según los autores, esto sugiere que hay más plasticidad en los tejidos de lo que se pensaba anteriormente. Los tejidos tendrían más capacidad para reaccionar a su entorno y cambiar su configuración según sea necesario. Digamos que, sin la vía de señalización, los tejidos priorizan la locomoción sobre el apareamiento. La supervivencia, salir corriendo (por ejemplo), sobre la procreación.
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A pesar de que no se conoce el mecanismo exacto de cómo se forman las patas extras, los hallazgos abren un nuevo camino para la investigación en torno a las vías de señalización de Tgfbr1 y el papel que desempeñan en el desarrollo de otras partes del cuerpo.
Los investigadores sugieren que también puede desempeñar un papel en el desarrollo del sistema inmunológico y posiblemente en los medios por los cuales las células cancerosas pasan de estar en un sitio a invadir otros órganos, lo que se conoce como metástasis.
Seguramente, estos temas serán el futuro enfoque de la investigación. Más ratones con malformaciones tendrán que nacer para que conozcamos todos los secretos de un solo gen.
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