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1 de Marzo de 2019
Reseña

La ubicuidad de Drosophila melanogaster

La importancia de un insecto para entender la salud humana.

FIRST IN FLY
DROSOPHILA RESEARCH AND BIOLOGICAL DISCOVERY
Stephanie Elizabeth Mohr
Harvard University Press, 2018

La idea de que el conocimiento de las formas de vida más sencillas nos ha de llevar a desentrañar los organismos más complejos constituye la razón de ser de la experimentación animal. En el ámbito de la investigación genética se recurre a la levadura Saccharomyces cerevisiae, al nematodo Caenorhabditis elegans, al pez cebra Danio rerio, al ratón Mus musculus y a la planta crucífera Arabidopsis thaliana. Pero, por encima de todos, se recurre a la mosca Drosophila melanogaster. Escrito por la genetista de Harvard Stephanie Elizabeth Mohr, First in fly repasa las razones que, desde hace un siglo, han llevado a este diminuto insecto a convertirse en uno de los organismos mejor conocidos del planeta.

¿Cómo devino una mosca anodina en el organismo «modelo de modelos» de los laboratorios? Desde comienzos del siglo XX, cuando el pionero de la genética Thomas Hunt Morgan creó la «habitación de las moscas» en la Universidad de Columbia, la corta vida de este animal, su prolífico potencial reproductor, sus manifiestos fenotipos mutantes y sus semejanzas genéticas con los humanos lo convirtieron en la insignia del campo. Cuando Morgan cruzó un macho de ojos blancos con una hembra de ojos rojos, y después cruzó la progenie entre sí, advirtió un fenómeno sorprendente: el patrón de herencia del carácter blanco difería de machos a hembras. El gen que se alteraba en la cepa de moscas de ojos blancos se llamaría más tarde white. Morgan se rodeó de un plantel brillante de investigadores que, en las cuatro paredes de una estancia llena de viales con moscas en diferentes estadios de desarrollo, identificó moscas mutantes con defectos que afectaban a los ojos, las alas, las quetas o la cutícula. Con uno de esos colaboradores, Alfred H. Sturtevant, estudió el introductor de la genética en España, Antonio de Zulueta.

Por la fecha en que se informó del primer mutante white, en 1910, la comprensión de cómo pasaba la información de una generación a la siguiente constituía un reto intelectual. Gregor Mendel había publicado sus trabajos sobre la pauta de la herencia de determinados caracteres tomando como organismo modelo los guisantes del huerto de su monasterio. Mendel propuso que cada uno de nosotros porta una copia de cada carácter, una procedente del padre y otra de la madre. Estableció dos leyes principales: el principio de segregación de los caracteres y el de distribución independiente de los alelos. Sugirió, además, que los caracteres podían presentarse en una vertiente dominante y en otra recesiva.

Drosophila pertenece al orden de los dípteros, o insectos con dos alas y dos halterios, grupo que incluye a vectores como el de la malaria, el dengue, la encefalitis equina, el virus del Zika, la enfermedad del sueño o la filariasis. En estado adulto, la mosca presenta un cuerpo constituido por cabeza, tórax y abdomen. Posee un exoesqueleto que le confiere soporte estructural, pone huevos, los embriones eclosionan en forma de larvas y estas se convierten en pupas que entran en metamorfosis para emerger luego en estado adulto. Así pues, se diría que este insecto no tiene nada en común con el ser humano.

Sin embargo, el paralelismo entre moscas y humanos trasciende los mecanismos de la herencia y se extiende a la constitución de los genes, la estructura y función del ARN y las proteínas, el comportamiento a nivel molecular y de organismo, la formación de tejidos y órganos, el envejecimiento y el metabolismo. La mosca adulta tiene un cerebro complejo, un reloj interno, cinco sentidos (vista, oído, gusto, tacto y olfato) y numerosos tejidos semejantes a los nuestros. Presenta músculos, un par de riñones, un hígado, una red tubular que no difiere mucho de nuestros vasos, un sistema digestivo e incluso un corazón.

Su cerebro ha alcanzado la complejidad suficiente para controlar un amplio repertorio de comportamientos: buscan alimento, los machos danzan y cantan para seducir a la hembra, huyen de los depredadores, mantienen un ritmo circadiano diurno y, si se embriagan, se muestran más torpes en la elección de pareja. Al igual que ocurre en los mamíferos, las teneurinas intervienen en el cableado correcto del cerebro. En investigación básica se les somete a manipulación genética para simular trastornos del desarrollo e inducir pautas de enfermedades neurodegenerativas, cáncer o diabetes. Y, como nosotros, aprenden y recuerdan, luchan contra las infecciones y pierden reflejos a medida que envejecen. La investigación sobre las moscas aporta respuestas sobre un inmenso repertorio de cuestiones en biología y medicina.

Si miramos un vial de moscas en diversas fases de crecimiento y con sus nutrientes típicos (harina de maíz, levadura, azúcar, agua y agar), percibiremos una secuencia cromática que va desde el beige del alimento hasta el blanco de huevos y larvas. A medida que estas van creciendo, empiezan a reptar por las paredes del vial y las pupas emergentes van adquiriendo una tonalidad ámbar. Cuando la mosca está a punto de salir, se adivinan dos puntos grises bajo la cubierta pupal translúcida: las alas. Constituida la mosca, destaca sobre ese fondo de color neutro el rojo intenso de los ojos, dos joyas con facetas a la manera de un domo geodésico.

Algunas mutaciones resultan auténticas representaciones de lo que en un tiempo se dio en llamar curiosidades de la naturaleza: aparición de las patas donde deberían surgir las antenas, o moscas con un segundo par de alas por halterios. Esta clase de fenotipo mutante, en el que una parte del cuerpo se sustituye por otra, se conocía ya en plantas, un fenómeno al que William Bateson denominó «homeosis». También hay moscas con una parte corporal ausente: las mutantes vestigiales (carentes de ojos, por ejemplo).

Los científicos poseen ahora acceso al genoma de miles de personas. Se han realizado experimentos con cultivos de células humanas abastecidos por nutrientes líquidos. Es posible experimentar con células extraídas directamente de tejidos normales o enfermos, y puede manipularse la secuencia de genes con una precisión sin precedentes. A partir de células de la piel o de otros tejidos, es posible generar células madre pluripotentes inducidas, y ya podemos modificar la secuencia de ADN de las células humanas, usando por ejemplo la técnica CRISPR. Pero ni solos ni en conjunto han suplantado estos avances la importancia de Drosophila en la investigación biológica y biomédica. Drosophila melanogaster constituye el organismo multicelular mejor conocido del planeta. Contamos con el repertorio entero de sus genes y con su disposición en los cromosomas, conocemos la función de los genes y su control del desarrollo. Es decir, su comportamiento.

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