Activando y desactivando genes es posible regenerar toda una cabeza

Un grupo de investigadores de la Universidad de California, liderados por la bióloga Aide Macias-Muñoz, ha logrado descubrir el mecanismo utilizado por la Hydra para regenerar su cabeza. Estos pequeños animales acuáticos utilizan la epigenética, una serie de procesos que permiten variar la forma en que se regulan los genes, para activar o desactivar parte del material genético. De esta manera logran “reconstruir” la cabeza cortada, que surge nuevamente bajo parámetros distintos a los registrados durante el desarrollo inicial del organismo.

La epigenética se enfoca en los mecanismos que regulan la expresión de los genes, concretamente en aquellas modificaciones que no insumen o no están determinadas por variaciones en la secuencia del ADN. Al mismo tiempo, marca la relación existente entre las influencias genéticas y ambientales que determinan las mencionadas modificaciones. En otras palabras, serían variaciones genéticas inducidas por el ambiente y el entorno, que permiten a los organismos adaptarse a los cambios.

Casi inmortal

De acuerdo a las conclusiones del nuevo estudio, publicado recientemente en la revista Genome Biology and Evolution, la Hydra es capaz de regenerar su cabeza a partir de la modificación de un subconjunto de genes reguladores. Durante la regeneración de la cabeza, el invertebrado muestra un enriquecimiento de ciertas regiones activadas, mediante diferentes factores de transcripción genética. Gracias a este proceso, el animal “ordena” a su cuerpo que restituya la cabeza cortada, pero a través de mecanismos que difieren de aquellos que facilitaron su desarrollo inicial, motivados por la información genética presente en el ADN.

Es importante tener en cuenta que a pesar de tratarse de un organismo simple, la Hydra es considerada como la especie más cercana a aquello que podría entenderse como un “ser inmortal”. Las células madre de una Hydra únicamente desaparecerán si son eliminadas por completo dentro del sistema digestivo de un depredador o se consumen por el fuego: en cualquier otro caso, pueden replicarse indefinidamente. En consecuencia, no resulta tan sorpresivo que puedan regenerar su cabeza si son decapitadas.

Según un artículo publicado en Science Alert, estas diminutas criaturas de agua dulce son prácticamente capaces de “resucitar” después de ser destrozadas, siempre que preserven al menos cinco células organizadoras de la cabeza. Las mismas se combinarán nuevamente y comenzarán a organizar el resto del desorden en un cuerpo mutilado, hasta recuperar el aspecto y las funciones que caracterizan al organismo.

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Plasticidad genética

Ahora, la nueva investigación ha logrado explicar los procesos epigenéticos que conducen a la restitución de la cabeza. De acuerdo a una nota de prensa, la expresión genética es mucho más variable y rica durante la regeneración del órgano que en el propio proceso de desarrollo de la Hydra. Esto sugiere que el animal puede propiciar una “plasticidad” genética que suma a la información presente en el genoma una serie de aspectos determinados por el “aprendizaje” y la influencia del ambiente.

Los científicos identificaron un total de 2.870 regiones del genoma, que la Hydra activa dentro de las células organizadoras durante la regeneración de la cabeza. Esto incluye genes “potenciadores”, cuyos productos y elementos ayudan a impulsar otros procesos de desarrollo. Al mismo tiempo, los especialistas identificaron una familia de genes involucrados en la restitución de la cabeza denominada Fos, que también se ha observado en los procesos de regeneración que llevan adelante otras especies, como por ejemplo peces, salamandras y ratones.

Referencia

Coordinated Gene Expression and Chromatin Regulation during Hydra Head Regeneration. Rabi Murad, Aide Macias-Muñoz, Ashley Wong, Xinyi Ma and Ali Mortazavi. Genome Biology and Evolution (2021). DOI:https://doi.org/10.1093/gbe/evab221

Foto: la Hydra es capaz de regenerar su cabeza mediante una serie de procesos epigenéticos. Crédito: David Plachetzki.