El gran salto evolutivo de los organismos unicelulares al reino animal tuvo lugar hace unos 700 millones de años. El nuevo avance ofrece una idea de los mecanismos moleculares que permitieron este cambio masivo.
Los científicos han logrado ahora una hazaña notable al crear con éxito células madre de ratón a partir de genes de una forma de vida unicelular.
Transformar células madre en ratones vivos
Este logro es significativo porque las células madre tienen la capacidad única de autorreplicarse y transformarse en otras células con funciones diferentes.
El estudio revela cómo los científicos utilizaron células madre producidas en laboratorio para crear un ratón vivo que respira a partir de un embrión en desarrollo.
Quizás aún más sorprendente es que antes se creía que los genes que facilitan esta división y especialización de las células madre estaban confinados a los animales y ausentes en los protistas unicelulares hace miles de millones de años.
«El conjunto de herramientas moleculares de las células madre es mucho más antiguo de lo que pensábamos anteriormente. Estas herramientas moleculares son más antiguas que las células madre animales», señaló el autor del estudio y renombrado biólogo de células madre Ralph Jauch de la Universidad de Hong Kong.
Esta nueva comprensión de la evolución natural podría conducir a modelos mejorados de células madre que potencialmente podrían combatir las enfermedades y el envejecimiento.
Animales y protistas: ¿cuál es la diferencia?
La diferencia entre animales y protistas va más allá del número de células. Los protistas, generalmente organismos microscópicos unicelulares no clasificados como animales, hongos o plantas, realizan todas las funciones dentro de una sola célula.
Mientras tanto, los animales son como maestros delegadores, asignando células a funciones específicas, mientras que otras células se encargan de funciones diferentes.
«Sabemos que la mayoría de los animales tienen células madre porque eso es lo que necesitan. Necesitan células que puedan dividirse pero al mismo tiempo dar lugar a otras células», explicó el autor del estudio Alex de Mendoza, de la Universidad Queen Mary de Londres.
elementos yamanaka
Un descubrimiento fascinante realizado por el investigador de células madre Shinya Yamanaka en 2012 revolucionó nuestra comprensión de las células madre. Descubrieron que las células adultas podían transformarse en células madre mediante la introducción de cuatro genes específicos (Sox2, Pou5F1, Klf4 y Myc) que fueron modelados como elementos de Yamanaka.
Esta capacidad se consideró inicialmente exclusiva del reino animal porque parecía redundante en un organismo unicelular.
Sin embargo, de Mendoza y sus colegas descubrieron recientemente algunos elementos genéticos en los genomas de los protistas que desafían esta creencia.
Generando células de ratón a partir de genes primitivos
El equipo descubrió estos genes en un protista del tamaño de una partícula de polvo llamado conoflagelado. Reemplazaron el gen Sox2 de un ratón con un gen similar encontrado en los conoflagelados, reprogramando con éxito las células a un estado de células madre.
El ratón se desarrolló con las características de su embrión original y células madre inducidas en laboratorio.
Sin embargo, no todos los experimentos tuvieron éxito. La introducción del gen pau, que se encuentra en los conoflagelados, en células de ratón no indujo células madre.
Esto sugirió que el gen pau pudo haber requerido más modificaciones evolutivas antes de alcanzar su función en los animales modernos.
Reprogramación de células de ratón.
La regeneración exitosa de células de ratón mediante la introducción de un gen similar que se encuentra en los conoflagelados plantea preguntas intrigantes sobre los mecanismos subyacentes que intervienen en el estado de las células madre.
Los investigadores no profundizan más para comprender cómo estos factores genéticos interactúan con los procesos celulares para reproducirse y transformar la identidad celular.
Al desentrañar estos complejos mecanismos, los científicos pretenden obtener más conocimientos sobre las posibles aplicaciones de la reprogramación genética en diversos campos, incluida la medicina regenerativa y la biología del desarrollo.
Implicaciones para la biología evolutiva
Los hallazgos obtenidos a través de este estudio con células madre de ratón tienen implicaciones de gran alcance tanto para la biología evolutiva como para la investigación médica.
Al examinar los rasgos genéticos compartidos entre los coanoflagelados y los organismos multicelulares, los científicos pueden obtener conocimientos valiosos sobre los orígenes evolutivos de rasgos y funciones complejos.
Comprender el antiguo conjunto de herramientas genéticas utilizadas por nuestros antepasados arroja luz sobre el desarrollo y la diversidad de la vida en la Tierra.
Además, estos hallazgos tienen el potencial de informar avances en la investigación médica, ofrecer nuevas formas de estudiar la reprogramación celular y potencialmente desbloquear nuevas estrategias terapéuticas para diversas enfermedades y afecciones.
La combinación sinérgica de conocimientos evolutivos y aplicaciones biomédicas es muy prometedora para la innovación científica y la mejora de la salud humana.
Codificación antigua para el mundo moderno.
De Mendoza sugiere que los conoflagelados y nuestros ancestros antiguos utilizaron estas capacidades genéticas para controlar funciones básicas como la proliferación celular. Sin embargo, los animales multicelulares podrían reutilizarlos para construir cuerpos complejos.
«La evolución no siempre requiere inventar. Por lo general, se usa lo que se tiene y luego se construye algo nuevo, principalmente a partir de piezas recicladas», señaló de Mendoza.
Esta investigación sobre células madre de ratón destaca las maravillas de la evolución y la naturaleza compleja de nuestros antepasados. También demuestra el poder del ingenio humano, transformando restos genéticos del pasado en herramientas para el progreso científico actual.
El estudio fue publicado en la revista Comunicaciones de la naturaleza.
Crédito de la imagen: Gao Ya y Alvin Qin Shing Lee, gracias al Centro de Investigación en Medicina Comparada (CCMR) por su apoyo.
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