CIENCIA

Los genes que organizan el cuerpo de una mosca son prácticamente idénticos a los que fabrican nuestro cuerpo

Sus investigaciones tienen una protagonista de excepción, la Drosophila melanogaster. Analizándolas, Ginés Morata intenta entender por qué se forma un órgano determinado en un lugar y no en otro y también qué razones hay para que se genere un cáncer

Tiene Ginés Morata con la Drosophila melanogaster una relación que dura ya décadas. Las cuida, las mima, las alimenta de una manera que jamás soñaría esta especie estando en libertad, pero también les provoca cánceres para, en un intento de ayuda a la Medicina, averiguar cuáles son los mecanismos de generación tumoral.

– Usted se pasa casi todo el día rodeado de moscas.

– Desde principios del siglo XX se trabaja con la Drosophila melanogaster. Es barata, inocua, no transmite ninguna enfermedad, tiene un ciclo biológico muy rápido. A temperatura normal de 25º, vive diez o once días. Este período es tan corto que ha facilitado mucho el estudio de la herencia genética. Después de más de un siglo en el que miles de laboratorios han estado trabajando con ella, el grado de conocimiento es muy superior al de cualquier animal. En esta especie se ha desarrollado una tecnología genética tremendamente sofisticada que hace posibles experimentos que no se pueden hacer en ningún otro organismo. Con lo cual, si usted quiere hacer una mosca que tenga dos alas, tres, cuatro, cinco o una pata por aquí o por allá, puede hacerlo. Gracias a ella, nos hemos adentrado en el conocimiento de cómo se diseña el cuerpo de los animales… Y cuáles son los genes que disponen a ese organismo, igual que el nuestro, a en las tres dimensiones del espacio. Hay un sistema genético para hacer un ojo, o un brazo, y también para saber poner ese ojo en su sitio y el brazo en el suyo. O sea, hay un diseño tridimensional. De hecho, una de las cosas que nosotros hemos descubierto es que los genes que influyen en este proceso son los mismos que en la especie humana.

– ¿Qué carga genética compartimos con la Drosophila melanogaster?

– Un 70% aproximadamente. Los mismos genes que tenemos para hacer un ojo los tiene la mosca. Por lo tanto, aspectos de nuestra biología se pueden estudiar en la mosca. Por ejemplo, es posible hacer moscas con alzhéimer para analizar la base biológica de la enfermedad. También les provocamos tumores. Viendo cómo se producen y desarrollan y analizando las características de sus células, podemos llegar a entender lo que ocurre con los cánceres humanos. Esta es la gran ventaja de la mosca, que permite hacer un cortocircuito para estudiar la propia biología humana. El gran descubrimiento del siglo XX es que prácticamente todos los sistemas biológicos están conservados dentro del reino animal.

– ¿El desarrollo de la enfermedad es el mismo en los dos casos?

– No del todo. La mosca tiene un millón de células y nosotros tenemos 10 elevado a 14. Pero la base genética en muchos casos de tumores es la misma. Por lo tanto hay muchos aspectos de las enfermedades que se pueden estudiar en la mosca. También en el ratón y en gusanos como C. elegans. Pero la mosca ofrece más ventajas.

– ¿Qué mecanismos se desatan para que de dos células surja todo un cuerpo?

– Todos procedemos de una célula fecundada que deriva de la fusión del gameto masculino y el femenino. En ella se contiene todo el ADN, es decir, el manual de instrucciones para fabricar un ser vivo. A medida que se van generando más células, va creciendo el organismo, se van activando determinados genes que se ocupan de construir las diversas partes del cuerpo. Es decir, en el ADN está escrita la información para que el sistema fabrique un ojo aquí y un hígado allá y con la forma y volumen que deben tener. Todavía no conocemos muy bien cuál es el mecanismo que lo genera, es decir, de qué manera se disponen todas las células del organismo y cómo lo hacen en tres dimensiones. Lo que sí sabemos es que esa información existe y dónde está. Otra cosa es que sepamos descifrar la operación que hace la biología.

– ¿Y dónde está esa información?

En los genes, pero no sabemos como se articula esta información genética para definir las diversas partes de cuerpo. Por ejemplo, nosotros hablamos de la mano y de sus componentes, (palma, uñas, dedos, etc) como una parte del cuerpo, pero no sabemos si existe una definición genética de un mano, un dedo o una uña. El programa genético utiliza otras pautas que no son las que nosotros empleamos. Lo que intentamos averiguar es cómo esa información que hemos heredado se va liberando para generar un tipo de órgano en concreto. Por eso la mosca nos es útil, porque está muy bien determinado el origen de las diferentes estructuras. La genética de cada una de ellas se conoce muy bien y nos permite generar toda clase de mutaciones, es decir, fallos en la unidad de información. De ahí deducimos de las características de una situación normal. Por ejemplo, la mosca tiene normalmente ojos rojos, pero existen mutaciones que hacen que sean blancos, lo que quiere decir que hay un gen, el normal, que determina que sean rojos, salvo que falle.

– ¿Se conoce la misión de cada gen?

– En el caso de la Drosophila, todos no pero sí el de muchísimos. Y ahora que el genoma humano está disponible, uno ya tiene un inventario de todas las proteínas humanas. Otra cosa es que sepamos cómo funcionan cada una de ellas y qué interacciones se producen. Pero todo el inventario de los instrumentos que tenemos en el cuerpo para hacernos a nosotros, existe. Otra cosa es cómo se implemente.

– ¿Por qué un órgano crece hasta un momento determinado?

– Usted y yo cuando nacimos teníamos el brazo completamente hecho. Todos los músculos, huesos etc estaban terminados, aunque a pequeño tamaño. Crecemos hasta que llegamos a los 18-20 años y en ese momento dejamos de hacerlo. ¿Por qué? Esta cuestión nos interesa mucho porque es precisamente ese fallo el que interviene en la hiperplasia de tumores. En ese caso, las células cancerígenas son incapaces de darse cuenta cuándo tienen que parar su crecimiento. Proliferan indefinidamente. Mientras que las sanas, las de su ojo, por ejemplo, saben detenerse cuando alcanzan el tamaño adecuado. Al principio pensábamos que lo que importaba era el número de células, hasta que nos dimos cuenta de que no era así, que lo que contaba era las dimensión física del órgano.

– ¿Hay mecanismos de regeneración asociados con ello?

– Si a uno le quitan la mitad del hígado, la otra mitad se regenera gracias a un proceso que desconocemos. Y lo más curioso es que detiene su crecimiento al alcanzar el tamaño standard. Nosotros estudiamos cuáles son los mecanismos que determinan todo eso. El tamaño de los órganos, desde luego, tiene que ser el adecuado al de cada persona, pero además hay un cooperación entre todos ellos para que cada uno tenga las medidas que debe tener.

– ¿Cómo es posible que algunos miembros, como las manos o los pies, tengan el mismo tamaño en la extremidad derecha e izquierda?

– Nosotros hemos estudiado los genes Hox, que se encargan de establecer que hay una parte anterior y otra posterior del cuerpo. Los genes Hox son un gran invento evolutivo porque generó un sistema capaz de disponer los órganos en su sitio correspondiente a lo largo del eje antero-posterior del cuerpo, por ejemplo situar el cerebro en la parte anterior del cuerpo para así poder andar y ver el entorno. Todos hemos heredado esta organización. Somos animales bilateralia y estamos construidos por un sistema muy preciso que hace que la mano derecha sea prácticamente igual a la de la izquierda. Y sin embargo, las células de cada mano no se han comunicado entre ellas.

– ¿Cómo ha influido la evolución en este desarrollo?

– No se ha inventado nada en términos evolutivos desde hace 540 millones de años. Todos son variaciones sobre la base de los mismos genes. Los del cuerpo de la mosca son los mismos que organizan el suyo y el mío, a nivel general.

– ¿Qué es lo más destacable a lo largo de su carrera?

Fui codescrubidor de la base genética de los compartimentos en el año 73, junto a Pedro Ripoll y mi jefe de tesis, Antonio García Bellido. Era la primera vez unos españoles salíamos en la revista Nature. También descifré la estructura de los genes Hox y elaboramos la nomenclatura que luego se ha adoptado de forma universal. Después se descubrió que esos genes Hox existen en todas las especies. También descubrí un fenómeno (junto con mi colega Pedro Ripoll) como la competición celular, que hoy día se considera de gran interés.

– ¿Qué nos desvela la competición celular?

Le voy a poner un ejemplo. Usted tiene 10 elevado a 14 de células, esto son cientos de billones de células. Teniendo en cuenta este dato, el número de genes que hay en la especie humana y el ritmo de mutación somática en genes oncogénicos, es aritméticamente evidente que usted y yo generamos durante nuestra vida millones de células tumorales. Si no hubiera un mecanismo de limpieza, que elimine esas células estaríamos todos muertos. Por lo tanto, hay un mecanismo que reconoce las células que son anómalas, que no están en el sitio que deben, que son malignas. Esta es la competición celular. Es algo parecido a un sistema inmune, pero a nivel de tejido. De hecho, muchos cánceres aparecen cuando el mecanismo de competición celular no funciona bien. Yo estoy muy orgulloso de haber descubierto este fenómeno porque, además, tiene un papel homeostático importantísimo.

– ¿Asistiremos algún día a la regeneración natural de órganos?

– Los genes que se encargan de la regeneración en anfibios y reptiles los tiene usted y los tengo yo, lo que pasa es que, de alguna forma, no se activan. A ver, usted sabe hacer un brazo, porque lo ha hecho. Si ahora yo se lo corto, debería ser capaz de recordar cómo se hace uno nuevo, pero es incapaz de ello. Sin embargo los reptiles y los anfibios si lo hacen¿Por qué no lo consigue? Tenemos la información en nuestro genoma. De lo que se trata es de que las células la recuerden, de que sean capaces de sacar de su disco duro la información para hacer de nuevo esa extremidad.

– ¿Qué haría si tuviera el presupuesto de La Roja?

Crearía un Instituto de Biología del Desarrollo. Y daría mayor apoyo a la ciencia. Identificaría a la gente talentosa y generaría un ambiente científico y profesional para que pudieran desarrollarse. Hay que generar una sociedad que sea capaz de valorar la ciencia y los científicos y generar una estructura en la comunidad que sea capaz de absorber a los jóvenes científicos con talento.