Cerebro a vista de gusano ciego

Cerebro a vista de gusano ciego

Dr. Leonardo Hernández Hernández

Departamento de Neurociencias

CUCS-Universidad de Guadalajara

En el avance de las ciencias biomédicas ha sido esencial la investigación básica llevada a cabo en organismos modelos En particular, en los últimos años los trabajos realizados con el nematodo Caernorhabditis elegans (C. elegans) han sido especialmenterelevantes. Como prueba de esta relevancia, investigadores que trabajan con C. elegans como modelo han recibido premios Nobel (Medicina y Fisiología en 2002, a Sydney Brenner, H. Robert Horvitz yJohn Sulston por su trabajo en Genética del desarrollo de órganos y la muerte celular programada en C. elegans, en 2006 a Andrew Fire y Craig C. Mello, por su descrubrimiento del RNA de interferencia enC. elegans y el Nobel de Quimica el 2008 a Martin Chalfie por su trabajo con la Proteína Verde Fluorescente (GFP) en C. elegans).

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Figura 1. Hermafrodita adulto de C. elegans (Tomado de Altun y Hall, 2005. wormatlas.org)
En la edad adulta, C. elegans tiene sólo un milímetro de largo y 959 células somáticas. Existen gusanos machos y hermafroditas, tienen un ciclo de vida de3 días, y son fáciles de mutagenizar, características ideales para estudios genéticos. Además, es transparente, por lo que puede examinarse la historia de cada una de sus células en el animal vivo y además permite una elegante biología celular en vivo, sin la necesidad de tinciones.
La secuencia completa de su genoma es conocida también y un gran número de fenotipos mutantes se hananalizado para determinar su función genética. Se ha identificado que el genoma de C. elegans determina características comunes a todos los animales (e incluso plantas) superiores.

C. elegans ha permitido a los científicos descubrir abundante información sobre la biología humana. Este gusano no es muy diferente de humanos en los niveles celulares y moleculares más básicos. Los gusanos puedenreplicar su DNA, desarrollar tejidos y órganos, sentir su ambiente, y navegar a través de medios complejos. Sin embargo, uno de los mas remarcables aspectos de la biología del C. elegans es su sistema nervioso. En los hermafroditas, este comprende 302 neuronas cuyo patrón de conectividad se ha mapeado por completoy zse ha determinado las localizaciones exactas de cada contacto neuronal, todas lasuniones comunicantes y sinapsis a otras neuronas y células. Conociendo esto, los circuitos específicos de neuronas pueden ser estudiados como modelos de circuitería neuronal en organismos superiores (estimulación sensorial, desarrollo y función de la unión neuromuscular, etc.). Los científicos han explorado los mecanismos responsables para varias de los más interesantes conductas mostradas por C.elegans, incluyendo quimiotaxis, termotaxis, mecanotransducción y la conducta de apareamiento del macho. Interesantemente, las neuronas no disparan potenciales de acción. Asimismo, la comparación entre los genes humanos conocidos, y los genes predichos en C. elegans sugieren que el gusano tiene muchas de las mismas enzimas biosintéticas de neurotransmisores, mecanismos de liberación sináptica, yreceptores a neutrotrasmisor.

Mientras que el C. elegans es similar a los humanos en nivel celular, existen algunas diferencias distintivas de las que los investigadores pueden también tomar ventaja. Primero, el C. elegans es fácilmente cultivable en el laboratorio y en grandes cantidades. Millones de gusanos pueden vivir y crecer en una cama de bacterias tan pequeña como un disco compacto. Elciclo de vida corto de estos gusanos (3-4 días a temperatura ambiente) permite a los científicos monitorear el desarrollo y la conducta por varias generaciones.

Herramientas moleculares y genéticas poderosas pueden ser utilizadas para estudiar la neurobiología del C. elegans que nunca sería posible en sistemas nerviosos complejos de mamíferos. Por ejemplo, proteínas específicas de...