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Hablando con Científicos

El conocimiento científico crece gracias a la labor de miles de personas que se esfuerzan, hasta el agotamiento, por encontrar respuestas a los enigmas que plantea la Naturaleza. En cada programa un científico conversa con Ángel Rodríguez Lozano y abre para nosotros las puertas de un campo del conocimiento.

¿Cómo se forman las extremidades en el embrión? Hablamos con Irene Delgado Carceller.

Formación de extremidades - Hablando con Científicos podcast - CienciaEs.com

Tanto nosotros como todas las personas que nos rodean compartimos el mismo esquema corporal: la cabeza arriba, dos brazos a los lados en la parte superior, dos piernas, un par de ojos, etc. Tan acostumbrados estamos a observar ese esquema que solamente nos sorprendemos ante una persona que, por causas naturales o por accidente, padece alguna falta o malformación. Sin embargo, si retrocedemos hasta el momento de nuestra gestación, cuando tenemos a una única célula como punto de partida, el desarrollo de todo ese esquema corporal, tan exquisitamente ordenado, resulta fascinante.

Imaginemos que deseamos crear un ser humano partiendo de la nada. Antes de empezar deberíamos tener un esquema, un boceto en el que figuren las distintas características morfológicas, con cada detalle y cada una en su lugar: La cabeza en lo más alto, simétrica, con las orejas a ambos lados, los ojos a los lados de la nariz centrada junto a la boca, los dientes, los brazos, piernas, etc. Cualquier niño sabe dibujarlo y a nadie se ocurre poner los pies en la cabeza o la boca en a la altura del ombligo, salvo artistas del surrealismo. Dicho con otras palabras, necesitamos tener un esquema mental de la posición de cada miembro y órgano o, de lo contrario, nos podemos encontrar con aberraciones poco tranquilizadoras.

Sin embargo, el proceso de creación por la naturaleza de un ser humano, o de cualquier animal, sigue un proceso muy distinto. El punto de partida es una única célula que comienza a dividirse una y otra vez. El primer grupo de células así formado no muestra signos que indiquen la existencia del esquema de una persona totalmente formada. Es más adelante en el proceso del desarrollo cuando las células comienzan a diferenciarse para generar los distintos miembros y órganos.

Tomemos como ejemplo el desarrollo de un brazo. En un momento dado, el embrión debe saber dónde debe aparecer un abultamiento, el primordio, a partir del cual se irán generando el brazo, codo, antebrazo y la mano, cada pieza en su lugar. Es como si un ingeniero fuera indicando a las células la posición exacta de cada pieza. Pero no existe tal ingeniero, la aparición de las distintas partes, en su orden exacto, se debe a un conjunto complejo de interacciones moleculares y genéticas que son objeto de investigación desde hace mucho tiempo. Ahora, un grupo de investigadores del Centro Nacional de Investigaciones Cardiovasculares (CNIC) ha identificado un sistema que aporta información a las células del embrión sobre la posición que ocupan en las extremidades durante el desarrollo. Los resultados han sido publicados en un artículo en Sciencie Advances, cuya primera autora es Irene Delgado Carceller, nuestra invitada hoy en Hablando con Científicos.

Cuando una extremidad comienza a formarse, el primer paso consiste en generar el “primordio”, un abultamiento de células a partir del cual se van generando los distintos componentes. Así, el primordio del que va a surgir un brazo irá generando, a distancias distintas del origen, el antebrazo, el codo, el brazo y la mano. Los investigadores han conseguido descifrar cómo las células obtienen la información que les indica cuál es su lugar en el eje que va desde las posiciones más cercanas al hombro (proximal) a las más alejadas (distal).

Irene Delgado explica cómo su equipo ha identificado un factor de crecimiento, llamado FGF, que es la señal molecular que reciben las células para interpretar su posición. Las moléculas señalizadoras de este factor FGF, son producidas y enviadas al medio extracelular por solo un pequeño grupo de células en la parte más distal o alejada del primordio. Las diferencias de concentración de FGF indican la cercanía o lejanía de las células, es decir, cuanto más alejada esté la célula, mayor es la cantidad de FGF que recibe, en cambio, si la posición es más próxima, la cantidad de FGF será menor.

La concentración de FGF, que varía en función de la distancia, es interpretada como una señal en el interior de cada célula por un factor de transcripción, llamado Meis, , de manera que la cantidad de Meis que existe en el interior celular refleja cuánta cantidad de FGF hay en el exterior. Los factores de transcripción pueden regular el funcionamiento del genoma, es decir, pueden encender y apagar genes posibilitando que las células se especialicen y pasen a formar parte de la región que le corresponde. Así las células que reciben la información de que están en un lugar más proximal activarán los genes que les permitan generar la parte del brazo unida al hombro, mientras que las situadas a distancias mayores recibirán las órdenes de formar el codo, el antebrazo y la mano.

Cuando el sistema de formación no funciona correctamente se pueden producir malformaciones como la focomelia, una anomalía congénita que desarrolla solamente las manos y los pies mientras que el resto de la extremidad de rudimentario.

Os invito a escuchar a Irene Delgado Carceller investigadora del Programa de Desarrollo Cardiovascular del Centro Nacional de Investigaciones Cardiovasculares (CNIC)

Referencia:
Delgado et al.: Proximo-distal positional information encoded by an Fgf-regulated gradient of homeodomain transcription factors in the vertebrate limb. Sci. Adv. 2020; 6 : eaaz0742


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