La diferenciación celular es el proceso por el cual, de una célula original, como es el óvulo fecundado, surgen células diversas que, a medida que se reproducen, se hacen diferentes y adquieren las funciones propias de los distintos órganos que ellas originan.

La pregunta obvia es cómo saben las células hijas que se van reproduciendo a partir de la célula madre original qué genes deben poner en marcha y qué genes deben apagar. Para intentar responder a esta pregunta, se han propuesto dos ideas generales que intentan iluminar el camino para alcanzar la verdad mediante experimentos.

La primera idea propone que la célula original, el óvulo fecundado, es el inicio de un programa perfectamente determinado que van a seguir de manera fiel todas las células hijas. La segunda idea invoca fenómenos aleatorios en la expresión de los genes que sucederían en el inicio del proceso de la diferenciación y que conducirían finalmente a que las células decidan convertirse en uno u otro tipo de célula madura según la suerte que hayan corrido.

Para poder concluir cuál de las dos ideas es correcta, hacen falta experimentos que permitan manipular la expresión génica al inicio del proceso de diferenciación de manera que esta aumente o disminuya de forma aleatoria. Tras conseguir esto, habría que analizar si la diferenciación se ve aumentada o disminuida por esta manipulación.

Investigadores del laboratorio de modelización celular de la Universidad de Lyon han conseguido realizar este tipo de experimentos. Para ello, se apoyan en descubrimientos recientes de tres fármacos, dos de los cuales aumentan la expresión aleatoria de los genes en las células progenitoras de los glóbulos rojos, mientras que el tercero la disminuye. La diferenciación celular desde células progenitoras localizadas en la médula ósea a los eritrocitos maduros de la sangre es un proceso muy importante en un adulto sano, que produce nada menos que 2,4 millones de eritrocitos por segundo para suplir a los que van muriendo.

Los experimentos mostraron con claridad que el tratamiento con los dos fármacos que aumentan la expresión aleatoria de los genes resultó en un incremento en la cantidad de eritrocitos producidos. Al contrario, el tratamiento con el fármaco que disminuye la expresión aleatoria de los genes en las células precursoras resultó en una menor cantidad de eritrocitos maduros.

Así pues, resulta que el proceso de diferenciación celular se parece un poco al proceso de evolución por mutación y selección. En este caso, las células precursoras no mutan sus genes al azar, pero sí los ponen en funcionamiento de manera aleatoria, lo que conduce luego a la selección del tipo final de célula madura que formará parte del organismo. Durante el desarrollo de los embriones, por tanto, el azar juega un papel más importante que el supuesto hasta ahora.

Referencia:
Guillemin A, Duchesne R, Crauste F, Gonin-Giraud S, Gandrillon O (2019) Drugs modulating stochastic gene expression affect the erythroid differentiation process. PLoS ONE 14 (11): e0225166. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0225166

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