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Quilo de Ciencia

El quilo, con “q” es el líquido formado en el duodeno (intestino delgado) por bilis, jugo pancreático y lípidos emulsionados resultado de la digestión de los alimentos ingeridos. En el podcast Quilo de Ciencia, realizado por el profesor Jorge Laborda, intentamos “digerir” para el oyente los kilos de ciencia que se generan cada semana y que se publican en las revistas especializadas de mayor impacto científico. Los temas son, por consiguiente variados, pero esperamos que siempre resulten interesantes, amenos, y, en todo caso, nunca indigestos.

Ministerio de Ciencia e Innovación

Fundación Española para la Ciencia y la Tecnología

Universidad de Castilla - La Mancha

Por qué no tenemos cara de mono

¿Por qué no tenemos cara de mono? - Quilo de Ciencia podcast - CienciaEs.com

Aunque en ocasiones podemos cruzarnos en la calle con algún espécimen que parece haber sido criado en un zoo, los rasgos faciales de los seres humanos son muy diferentes de los que poseen los chimpancés. Este hecho parece lo más normal del mundo, pero no lo es tanto cuando nos damos cuenta de que el chimpancé es la especie genéticamente más cercana a la nuestra.

Esto tiene su importancia. Las relaciones genéticas son fundamentales para determinar la forma corporal y facial de los organismos. Así, gatos, linces, leopardos, e incluso tigres o leones, aunque especies diferentes, poseen rostros muy parecidos en su forma general. Lo mismo sucede con caballos, burros y cebras, por poner otro ejemplo, e igualmente sucede entre numerosas especies de primates. Sin ir más lejos, no me negará que chimpancés y gorilas guardan un cierto aire de familia. No obstante, a pesar de que los chimpancés están genéticamente más relacionados con nosotros que con los gorilas, por extraño que pueda parecer, no es a nosotros a quien más se parecen los parientes de Chita. ¿Por qué somos los humanos tan diferentes a otros primates en lo que al rostro se refiere?

Como ya he dicho en otras ocasiones, la ciencia no hace asco a preguntarse nada y a intentar responder a sus preguntas, por peregrinas que aparentemente puedan parecer. En este caso, la pregunta parece carecer de importancia, pero responderla puede conducirnos a averiguar cómo genes necesariamente similares entre humanos y chimpancés producen resultados morfológicos muy diferentes (compare, si no, la cara de mi tocayo George Clooney con la del gorila más guapo, por si prefiere no compararla con la de su pareja). Averiguar esto puede, a su vez, ayudarnos a comprender cómo cambios en algunos genes pueden causar enfermedades o problemas del desarrollo fetal, y a intentar evitarlos.

Además, los genes que participan en dar forma a nuestros rostros han sido muy importantes en nuestra evolución. Los cambios en mandíbulas y cráneo que afectan a la forma de nuestra cabeza han resultado fundamentales para conseguir albergar un cerebro mayor, capaz de las proezas intelectuales de nuestra especie.

Desentrañar qué genes generan las formas de los rostros de humanos y chimpancés no es fácil. Consideremos que los rostros se producen a partir de miles de millones de células de huesos, cartílagos, piel, músculos…, que pueden organizarse de infinitas maneras, pero que lo hacen de solo una precisa. Esta organización depende de qué genes están implicados en generar las interacciones y los contactos entre las células para que estas vayan reproduciéndose y colocándose durante el desarrollo fetal en los lugares que les corresponden: nariz, frente, pómulos, etc.

Madres del rostro

Investigaciones anteriores han revelado que las células del rostro derivan de células madre, que a lo largo del desarrollo fetal van adquiriendo su destino final convirtiéndose en células adultas. Estas células madre cráneo-faciales se generan cinco o seis semanas tras la fecundación, a partir de células madre embrionarias aún más primitivas, en la estructura del embrión llamada cresta neural, y desde allí migran al rostro y cráneo.

Por supuesto, extraer estas células de embriones humanos y de chimpancés para estudiarlas, matándolos o dañándolos en el proceso, está fuera de cuestión, por evidentes razones éticas. Para soslayar esta dificultad, los investigadores utilizan una interesante estrategia. Aprovechando que las células adultas (que se pueden conseguir fácilmente de la piel o la sangre de animales o personas) pueden convertirse en células madre embrionarias inducidas (llamadas iPSC) con tan solo estimular la actividad de cuatro genes, los investigadores generan iPSC y las colocan en un medio nutritivo que las estimula a convertirse en células madre cráneo-faciales.

Una vez convertidas en células madre cráneo-faciales humanas o de chimpancé, los investigadores comparan ahora, no los genes, que ya sabemos son muy similares en ambas especies, sino los cambios en el genoma que afectan a la intensidad con que algunos genes funcionan. Investigaciones anteriores ya habían demostrado también que los cambios en la intensidad de funcionamiento génico afectan a la forma cráneo facial de varias especies.

Los investigadores descubren así más de mil regiones en el genoma que han sido modificadas químicamente de manera diferente en humanos y chimpancés. Estas modificaciones químicas epigenéticas afectan a la intensidad de funcionamiento de los genes adyacentes a las mismas. Curiosamente, algunos de los genes cercanos a estas regiones ya eran conocidos por afectar al desarrollo cráneo-facial, aunque otros eran desconocidos hasta ahora.

En particular, los investigadores descubren que dos genes, llamados PAX3 y PAX7, de los que era sabido que afectan a la longitud del hocico de ratones de laboratorio, funcionan en niveles más elevados en chimpancés que en humanos. Por el contrario, el gen BMP4, que participa en modular la forma del pico de algunas especies de pinzones o la forma de la boca de algunos peces, funciona en un mayor nivel en humanos que en chimpancés.

Por supuesto, el sistema utilizado por los investigadores es artificial y se hace necesario confirmar los hallazgos de genes desconocidos por otros medios. Sin embargo, este estudio ha revelado decenas de nuevos genes candidatos, cuyo funcionamiento en diferentes niveles de actividad podría afectar al desarrollo del cráneo y del rostro. Con estos estudios, los investigadores afirman haber iniciado una nueva disciplina científica que denominan “antropología celular”, la cual esperemos proporcione abundantes conocimientos sobre la genética de la evolución humana.

Referencia:

Prescott et al., Enhancer Divergence and cis-Regulatory Evolution in the Human and Chimp Neural Crest, Cell (2015), http://dx.doi.org/10.1016/j.cell.2015.08.036

Obras de divulgación de Jorge Laborda

Quilo de Ciencia Volumen I. Jorge Laborda
Quilo de Ciencia Volumen II. Jorge Laborda
Quilo de Ciencia Volumen III. Jorge Laborda
Quilo de Ciencia Volumen IV. Jorge Laborda
Quilo de Ciencia Volumen V. Jorge Laborda
Quilo de Ciencia Volumen VI. Jorge Laborda
Quilo de Ciencia Volumen VII. Jorge Laborda

Circunstancias encadenadas. Ed. Lulu

Circunstancias encadenadas. Amazon

Una Luna, una civilización. Por qué la Luna nos dice que estamos solos en el Universo

One Moon one civilization why the Moon tells us we are alone in the universe

Adenio Fidelio

El embudo de la inteligencia y otros ensayos

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