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CAPÍTULO 9: BASES GENÉTICAS DEL DESARROLLO EMBRIONARIO 1
Tema 9. Bases genéticas del desarrollo embrionario.
Temas centrales de la Genética del desarrollo. Genética del desarrollo embrionario en modelos animales (invertebrados, vertebrados y mamíferos). Mutaciones que afectan a la morfogénesis en humanos.
Temas centrales de la Genética del desarrollo
La vida de un ser multicelular comienzaen una sola célula (un huevo fecundado por un espermatozoide), a partir de la cual se construye el organismo completo. Este proceso se denomina desarrollo, y lleva consigo el aumento del número de células, el aumento de complejidad (distintas células adquieren características y funciones diferentes) y la auto-organización como un ser vivo que se desarrolla de modo unitario. Tradicionalmente, eldesarrollo animal se divide en una etapa embrionaria (en la que se forman las estructuras de ese ser vivo) y una etapa post-embrionaria o fetal (en la que sólo hay crecimiento y refinamiento de esas estructuras), y se considera completo cuando el organismo alcanza la madurez sexual. De todas formas, desde una perspectiva más amplia podría considerarse el desarrollo como un proceso continuo que vadesde la fertilización hasta la muerte de ese ser vivo, incluyendo el envejecimiento como parte del mismo.
El hecho de que una sola célula (el cigoto) contenga toda la capacidad (potencialidad) de construir un ser vivo completo con trillones de células especializadas y organizadas en tejidos, órganos y aparatos que funcionan como un todo unitario, significa que esa célula inicial lleva en su genomatodas las instrucciones necesarias. Una consecuencia lógica de esto es que cada una de las células del organismo adulto, con un genoma idéntico al del cigoto, debería poseer también esta capacidad (es decir, debería ser totipotente). Experimentos realizados en 1950 demostraron que en algunas plantas se retiene esta característica, de modo que es posible clonar una planta entera a partir de unasola célula del floema de la raíz. Experimentos similares en anfibios confirmaron que algunas células adultas retienen la totipotencialidad, y la clonación de la oveja Dolly en 1996 demostró que las células adultas de mamíferos también pueden recuperar la totipotencialidad cuando son sometidas a maniobras especiales. La conclusión de estos trabajos es que todas las células del organismo adulto tienenun mismo genoma, por lo que las diferencias estructurales y funcionales que muestran los distintos tipos de células deben ser resultado de la diferente expresión génica. Es decir, durante el proceso de desarrollo tiene lugar el apagado y encendido selectivo de ciertos genes en los grupos de células que darán lugar a linajes celulares distintos. Estas diferencias de expresión génica, a su vez, sonprovocadas por distintos factores de transcripción en respuesta a la activación de vías de señalización que tiene lugar durante la comunicación entre células.
Teniendo presente esta visión general del desarrollo embrionario, podemos esquematizar los principales procesos implicados en el mismo, distinguiendo tres niveles:
1. A nivel celular, los procesos que gobiernan el desarrollo son laproliferación y la diferenciación. Como hemos dicho, el paso de una célula a un organismo adulto requiere la división continua de la célula original y de sus células hijas. Este aumento del número de células es muy rápido al principio y después se frena, en algunos órganos más que en otros, llegando a un equilibrio con los procesos de muerte celular. La diferenciación celular consiste en laespecialización estructural y funcional que
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van adquiriendo diferentes grupos celulares durante el desarrollo, para cumplir funciones muy distintas que permiten el funcionamiento unitario del organismo. Esto lleva consigo una serie de “toma de decisiones” por las que una célula se va comprometiendo hacia un linaje concreto. Dicho compromiso va...