En esta entrada hablaremos sobre uno de los animales más injustamente marginados por la industria del cómic.
Un ser cuyas cualidades harían enrojecer a cualquier héroe.
Un animal que ha sorprendido y sorprende a la comunidad científica desde hace más de un siglo…
¿Quién puede ser este portento de la naturaleza?
¿En qué soberbia criatura se ha volcado tanto tiempo y esperanzas?
¿Qué animal es digno de ocupar este espacio en la red de redes…?
Ni más ni menos que la planaria.
¿Cómo? ¿Que no les dice nada este nombre?
¿Que solo es un gusano?
No juzguemos tan rápido… vamos a ver por qué este organismo es capaz de desatar pasiones entre los biólogos.
Pongámonos en contexto: aquellos que hayan pensado que este “bicho” es un gusano, no andaban muy desencaminados.
Las planarias son uno de los miembros más destacados de los platelmintos, comúnmente denominados como gusanos planos.
¿Vamos a despreciarlos por ello? Claramente no. Continuemos.
La anatomía básica de estos animales es de lo más curiosa.
Para empezar, son triblásticos (durante el desarrollo embrionario se diferencian mesodermo, endodermo y ectodermo), esto puede que no les diga mucho, pero es una característica muy importante que indica un grado de complejidad “elevado”.
Además, poseen simetría bilateral, otra característica asociada
a los metazoos “superiores”.
Tienen un sistema digestivo unidireccional (si, un solo agujero, de entrada
y de salida), un sistema reproductivo con varias gónadas femeninas bajo
la “cabeza” y múltiples gónadas masculinas repartidas por el cuerpo
(son hermafroditas y de reproducción cruzada).
Así mismo, tienen un sistema nervioso más o menos complejo
con un “cerebro” y varios nervios ventrales.
A pesar de no poseer sistema circulatorio ni respiratorio, podemos imaginaros que son unos animales más o menos complejos.
Las características hasta ahora descritas pueden ser más o menos curiosas, pero no son espectaculares.
¿Qué es entonces lo maravilloso de estos animales?
Su capacidad de regeneración.
Todos los animales nos regeneramos, al menos en parte.
La cicatrización por ejemplo, es un tipo de regeneración que aunque poco espectacular, es necesaria para la vida de la gran mayoría
de los organismos pluricelulares.
Sin embargo, en el caso de las planarias, la capacidad de regeneración
pasa a un nivel diferente. Vayamos por partes.
Es probable que a todos les suene la capacidad de algunos reptiles como las lagartijas o algunos geckos de regenerar la cola.
La planaria puede hacer lo mismo pero con cualquier parte del cuerpo.
Si le cortas una porción de la “cola”, esta volverá a crecer, pero…
¿Y si le cortas la cabeza?
Ningún problema, esta también volverá a crecer sin mayor dificultad.
Es capaz de regenerar sus ganglios cefálicos (“cerebro”), sus “ojos”
y sus gónadas; y es capaz de hacer que todo se conecte y vuelva
a ser plenamente funcional.
¿Impresionados? ¿Aún no?
¿Y qué pensarán si les digo que además, de cualquiera de estas partes amputadas crecerá una nueva planaria?
Imaginemos que nos cortan una mano.
Una cosa es ser capaces de regenerar la mano, y otra muy distinta generar una persona entera a partir de la mano.
Esto es, exactamente lo que consigue la planaria.
Si cortamos una planaria en dos, tendremos dos planarias, si cortamos una planaria en tres, tendremos tres planarias, si cortamos una planaria
en 10 tendremos 10 planarias… y así hasta 279, que es el máximo alcanzado en la especie s. mediterranea, la especie “consenso” en los laboratorios.
El número en si mismo ya es espectacular,
1/279 partes de un animal, unas 10.000 células,
son capaces de generar un nuevo individuo.
Pero si nos paramos a analizarlo es aun más sorprendente.
¿Por qué?
Porque es muy posible que esta pequeña parte
de la planaria no tenga nada que ver con
las estructuras a las que dará lugar.
¿En qué se parece la cabeza al aparato digestivo?
Además, es capaz de integrar esta parte antigua con las nuevas estructuras.
Me explico, si cortamos la cabeza de la planaria, de esta cabeza saldrá
un nuevo animal pero…
¡La cabeza es muy grande en relación con el resto de la planaria!
Y sin embargo, este organismo es capaz de ajustar el tamaño de la antigua cabeza al pequeño nuevo animal en desarrollo.
Y más aún, el orden de regeneración no es secuencial.
¿Qué quiere decir esto?
Que de un pedazo como la cabeza no va creciendo un animal poco a poco
de cabeza hacia atrás, sino que se crean estructuras intermedias.
Se crea el equivalente a una miniatura del individuo original y luego
va creciendo hasta generar un individuo adulto en apenas una semana.
De un trozo de cabeza ha crecido un nuevo individuo, se han regenerado todas sus estructuras conservando forma y función hasta tal punto que
el nuevo individuo es capaz incluso de volver a reproducirse sexualmente.
Su capacidad de regeneración es tal, que bajo condiciones de poca alimentación no adelgaza, sino que reduce su tamaño
(hasta 1/20 del original).
No disminuye el volumen de sus células como pasa con nuestros adipocitos
si dejamos de comer, sino que pierde células.
Y aún así el organismo es plenamente funcional.
¿Y si le volvemos a dar de comer?
Pues simplemente vuelve a crecer.
Aumentará el número de células manteniendo forma y función.
Es como si al ponernos a dieta redujésemos nuestra estatura y tras un periodo de “bonanza” no engordásemos, sino que creciésemos.
Creo que con un poco de suerte, aún quedará algún lector al que le haya picado un poco la curiosidad y quiera saber cómo se las ingenian estos animales para tener tal capacidad de regeneración.
Pues bien, allá va el gran secreto de las planarias: su elevada y activa población de células madre.
[neoblastos fluorescentes]
Los neoblastos (las células madre de las planarias) se encuentran repartida
de manera prácticamente homogénea por todo el organismo y son la única población de células que se dividen en este animal.
Se estima que su población es de al rededor de un 30% del total de células del organismo, y pueden dar lugar a los 40 tipos de células distintas presentes en las planarias.
Esta es una gran diferencia respecto a nuestras células madre adultas.
En nuestro caso, nuestras células madre adultas solo son capaces de dar lugar a un número reducido de descendientes.
Están parcialmente diferenciadas.
En ningún caso por ejemplo, una célula madre adulta del folículo piloso sería capaz de dar lugar a una célula productora de espermatozoides
(a no ser que se la reprograme artificialmente).
Esto no pasa en las planarias.
En estos animales, los neoblastos son totipotenciales.
Son capaces de dar lugar a cualquier célula del animal además
de a ellos mismos.
Este último dato es importante ya que si no irían perdiendo células
división tras división.
Pero… ¿Cómo son estas células?
Los neoblastos poseen las típicas características de célula poco diferenciada: son pequeñas, redondeadas y con una elevada relación núcleo/citoplasma (rojo y azul respectivamente en la imagen inferior).
Al ser las únicas células con capacidad de dividirse del organismo,
estas participan tanto en la reparación del animal tras una agresión,
como en el proceso normal de mantenimiento del número celular.
El gran tamaño relativo del núcleo se debe principalmente a dos motivos: la célula es bastante pequeña, y la cromatina está bastante descondensada (el ADN está poco compactado).
Por otro lado, en el citoplasma se observan bastantes gránulos electrodensos que podrían ser agregados
de proteínas y ARNs.
Ambas características hacen pensar en un fuerte control de la expresión génica basado en el control
de la traducción (paso de ARNm a proteína).
Esta afirmación está cobrando cada vez más peso gracias al aumento de ARNs interferentes y piRNAs encontrados en estas células.
Ambas moléculas se encargan de regular la traducción del ARNm (recientemente se ha encontrado relación entre los pi RNAs y el control
de la maquinaria proteica de traducción).
Vale, ya tenemos identificada una población de células capaz de dar lugar a cualquier otra pero…
¿Cómo saben estas células donde están?
Un neoblasto que se encuentre en una cabeza amputada no tendrá que dar lugar a células que formen otra cabeza, mientras que un neoblasto presente en un cuerpo sin cabeza sí.
El neoblasto tiene que saber donde está y quien hay a su alrededor.
Esto en biología suele implicar una cosa: gradientes de morfógenos.
Llamamos morfógenos a cualquier substancia capaz
de promover el desarrollo de distintas estructuras
de acuerdo a su concentración.
¿Cómo?
Imaginemos que todas las células son igual
de competentes para desarrollarse como azules, blancas o rojas (ejemplo de la derecha).
Imaginemos que el morfógeno se genera en algún lugar previo a la célula 1 y que va difundiendo hasta la 6.
De esta manera, cerca de la célula 1 habrá una mayor concentración del morfógeno, mientras que en
a 6 casi no quedará.
Las células tienen que interpretar una señal continua (el gradiente), como una señal discreta.
Así, las células tienen umbrales entre los cuales responderán de una manera
u otra a la cantidad de morfógeno.
En este ejemplo, las células más cercanas al origen se diferenciarán
como azules, las intermedias como blancas y las más lejanas como rojas.
La utilización de los gradientes de morfógenos es muy habitual durante
el desarrollo embrionario de la gran mayoría de animales.
Así, debido a las similitudes que entrañan la regeneración y el desarrollo embrionario, en seguida se pensó en estos gradientes como la explicación más sencilla para determinar como las células se especificaban para dar lugar a unas estructuras u otras.
A pesar de lo lógico de esta teoría, durante mucho tiempo estos factores
no pudieron ser encontrados.
Recientemente sin embargo, viejos conocidos de la biología del desarrollo
han salido a la luz como potenciales reguladores de la correcta regeneración en planarias.
Hablamos de los archiconocidos Wnts, BMPs y FGFs.
De esta manera, la región posterior parece secretar Wnts que actúan como factor anti-cefalización, mientras que la región anterior parece secretar algún factor de cefalización (aún no se sabe exactamente cual).
Así, si disminuyésemos los niveles de Wnts y cortamos una planaria en dos,
el resultado sería que la planaria regeneraría otra cabeza en lugar
de un extremo caudal normal.
En el caso en el que eliminásemos completamente Wnt del organismo,
los neoblastos “pensarían” constantemente que se encuentran en la zona anterior del animal y darían constantemente lugar a cabezas.
De manera similar, los BMPs parecen regular el eje dorso-ventral del animal.
Estas teorías pueden comprobarse (y se han comprobado) con relativa facilidad gracias a que este animal es permisivo al uso del ARN
de interferencia.
Estas moléculas nos permiten deleccionar de manera muy específica
la expresión de ciertas proteínas y observar como reacciona la célula
o el organismo ante su ausencia.
Ahora bien, ¿Por qué tanto interés por cómo se regeneran estos animales?
El interés por este fenómeno va más allá de la investigación básica y el mero y loable deseo de conocimiento.
Los factores que parecen implicados en la regulación del destino celular
de las planarias se encuentra muy conservado a lo largo de la evolución desde estas hasta los humanos.
Así mismo, podemos encontrar homólogos de ciertos genes conocidos de las células madre embrionarias de mamífero como como nano, pax o nou-darake expresados en los neoblastos de las planarias.
Todo ello junto con la facilidad de manipulación, la rápida tasa de crecimiento y el elevado número de células madre fácilmente accesibles de estos animales los hace unos más que buenos candidatos como modelo animal
para el estudio de las células madre en un contexto fisiológico.
Bueno, y después de haber leído este post (y en mi caso, 14 revisiones sobre la regeneración de las planarias después) no les preguntas…
¿Cómo es que estos organismos prácticamente indestructibles no han colonizado el planeta?
No puedo evitar recordar la historia de “Mickey el mago” de la película fantasía y las 200 escobas que surgieron de las astillas de una de ellas cuando Mickey intento deshacerse de ella a hachazos…
Y dando una vuelta más de tuerca al concepto
, ¿Cómo nos desharíamos de una invasión de planarias asesinas?
No me miren con esa cara, es cuestión de tiempo que al cine de serie B se le ocurra algo así…
Pues bien, las planarias tienen un enemigo fatal:
los rayos X y gamma (o cualquier otra cosa que dañe el ADN).
De hecho, los rayos X y gamma se utilizaron para demostrar que los neoblastos eran las células encargadas de la regeneración de las planarias.
Tras irradiar a estas durante un corto periodo de tiempo, se producen tantos daños en la replicación del ADN de las células en división que estas mueren.
Dado que los neoblastos son las únicas células con capacidad de dividirse,
si a la planaria irradiada se le realizaba un corte (o simplemente la dejaban unos cuantos días) esta moría.
Era incapaz de regenerarse ni mantener el número de células de su cuerpo.
Sin embargo, si tras irradiar a una planaria, pasaban a otra por la licuadora,
le extraían los neoblastos, y se los reintroducían a la irradiada,
esta recuperaba automáticamente la capacidad regenerativa y era capaz
de mantener la homeostasia celular.
Y bien...
¿No creen sin lugar a dudas que dadas sus capacidades de regeneración la planaria merece un puesto privilegiado en la industria
del cómic?
Es un animal extraordinario con un punto débil evidente y claramente explotable por un supervillano…
Pues, parece que no somos los únicos que opinamos esto,
basta con introducir en google Planaria Man para encontrarse
con el que podría llegar a ser el Superhéroe definitivo:
(he de reconocer que no he leído ninguno de sus cómics así que no me hago responsable del contenido del mismo)
Fuentes principales:
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