Desde las moscas de ojos rojos hasta los escarabajos de la harina roja, los insectos son organismos modelo de investigaci贸n

Desde las moscas de ojos rojos hasta los escarabajos de la harina roja, los insectos son organismos modelo de investigaci贸n

2 de julio de 2015

Drosophila melanogaster. Thomas Hunt Morgan recibi贸 el Premio Nobel en 1933 "por sus descubrimientos sobre el papel del cromosoma en la herencia". Estos resultados tienen amplias aplicaciones para la investigaci贸n en biolog铆a animal y humana.

Mientras Morgan trabajaba en la Universidad de Columbia, comenz贸 a criar D. melanogaster por cientos. Despu茅s de tres a帽os de cr铆a de moscas de la fruta, una mosca mutante de ojos blancos finalmente apareci贸 en abril de 1910. El siguiente paso, por supuesto, fue criar esta mosca mutante macho de ojos blancos con sus hermanas de ojos rojos, de tipo salvaje. La primera generaci贸n (F1) produjo todas las moscas de ojos rojos, lo que sugiere que el gen de los ojos blancos es recesivo y el gen de los ojos rojos es dominante. Cuando Morgan apare贸 a los hermanos de la generaci贸n F1, la nueva generaci贸n (F2) ten铆a tres moscas de ojos rojos por cada mosca de ojos blancos, siguiendo la proporci贸n de 3:1 de la gen茅tica mendeliana para los rasgos recesivos. Cuando Morgan observ贸 m谩s de cerca las moscas de ojos blancos de la generaci贸n F2, not贸 que todas eran machos. No s贸lo el gen de los ojos blancos era recesivo, sino que tambi茅n estaba ligado al sexo.

El factor ligado al sexo era la evidencia que Morgan necesitaba para cimentar el concepto de la herencia basada en los genes. Cuando Morgan examin贸 los cromosomas de la mosca de la fruta bajo el microscopio, not贸 una diferencia entre los pares femeninos y masculinos; los cromosomas femeninos ten铆an id茅nticos pares X mientras que el macho ten铆a un cromosoma X y Y. Esto le llev贸 a la conclusi贸n de que el X en una mosca macho se hereda de su madre y el cromosoma Y se hereda del padre. El surgimiento de esta mosca de la fruta de ojos blancos permiti贸 a Morgan tomar el concepto abstracto de herencia de Mendel y desarrollarlo en la teor铆a cromos贸mica m谩s tangible de la herencia.

el trabajo inicial de Morgan sobre D. melanogaster la gen茅tica conducir铆a m谩s tarde al desarrollo del primer mapa gen茅tico, el descubrimiento de la mutag茅nesis inducida por rayos X, el descubrimiento de los genes Hox, as铆 como miles de otras importantes contribuciones al mundo cient铆fico no limitadas al modelado de enfermedades, las pruebas farmacol贸gicas y la neurobiolog铆a.

Los organismos de modelos entomol贸gicos nos han ense帽ado incluso algunos de los mecanismos subyacentes que los animales utilizan para desarrollarse desde los 贸vulos fertilizados hasta sus cuerpos adultos. Tribolium castaneum, el escarabajo de la harina roja, ha sido especialmente 煤til para entender c贸mo los vertebrados determinan sus planes corporales durante el desarrollo. El desarrollo de T. castaneum puede ser f谩cilmente manipulado con el ARN de interferencia (RNAi). Inyectando fragmentos espec铆ficos de ARN de doble cadena, se puede inhibir la expresi贸n g茅nica. A diferencia de las mutaciones tradicionales que existen durante toda la vida de un organismo, el ARNi puede ser administrado en diferentes etapas de desarrollo.

Importante investigaci贸n sobre la segmentaci贸n se ha centrado en gran medida en T. castaneum. El grupo de Susan J. Brown de la Universidad Estatal de Kansas ha estado estudiando un grupo de genes conocidos como los genes Wnt. Estos genes ayudan al cuerpo del escarabajo en desarrollo a determinar qu茅 extremo va a ser la cabeza y cu谩l ser谩 la retaguardia. La expresi贸n de los genes Wnt produce un gradiente de prote铆nas con la mayor concentraci贸n en el extremo posterior y la menor concentraci贸n en el extremo anterior. En 2008, Brown, junto con sus colegas de la Universidad Estatal de Kansas y la Universidad de Tuebingen, pudieron identificar nueve genes Wnt en el genoma T. castaneum. Utilizando una t茅cnica especial conocida como hibridaci贸n in situ para etiquetar sus transcripciones, el grupo fue capaz de determinar cu谩ndo y d贸nde se estaban expresando los genes. Cuando notaron redundancias en algunos de los genes Wnt, pudieron utilizar el ARNi para identificar los tres genes Wnt (Wnt1, Wnt8/D y WntA) esenciales para el desarrollo durante la etapa de blastodermo. El grupo tambi茅n observ贸 que el agotamiento de los genes WntD/8 y Wnt1 en T. castaneum produjo resultados similares al agotamiento de los genes an谩logos en los vertebrados.

Si bien los genes Wnt pueden encontrarse en numerosos artr贸podos y vertebrados, se expresan durante diferentes etapas y procesos de desarrollo. Esto dificulta la identificaci贸n de un 煤nico proceso ancestral y conservado controlado por esta v铆a. Estudiando la v铆a Wnt en T. castaneum y otros organismos modelo, los cient铆ficos pueden comprender mejor el funcionamiento interno de esta v铆a y seguir su evoluci贸n en organismos m谩s complejos.

La biolog铆a del desarrollo est谩 estrechamente relacionada con la biolog铆a regenerativa. La forma en que el cuerpo regenera nuevos tejidos es similar a la forma en que se desarrollan los embriones en crecimiento. En ambos casos, las c茅lulas necesitan dividirse r谩pidamente para generar nuevas c茅lulas hijas. Una vez que hay suficientes c茅lulas nuevas, dejan de dividirse y se diferencian en tipos espec铆ficos de c茅lulas seg煤n su ubicaci贸n.

En los 煤ltimos 40 a帽os, D. melanogaster se ha utilizado para entender la biolog铆a regenerativa proporcionando una visi贸n de la v铆a de las c茅lulas madre. D. melanogaster utilizan muchos de los mismos mecanismos de desarrollo utilizados en el desarrollo de los vertebrados, lo que las convierte en un organismo ideal para estudiar las v铆as moleculares y gen茅ticas de la regeneraci贸n. La mayor parte de lo que hemos aprendido sobre el camino molecular de las c茅lulas madre, lo hemos aprendido estudiando D. melanogaster. Por ejemplo, hemos descubierto que las poblaciones de c茅lulas madre tienen formas de controlar los ciclos de divisi贸n, as铆 como v铆as de se帽alizaci贸n espec铆ficas para inducir la diferenciaci贸n. Observando las poblaciones de c茅lulas madre en D. melanogastera, hemos determinado que cada poblaci贸n de c茅lulas madre responde a diferentes v铆as y se帽ales. El estudio de estas poblaciones de c茅lulas madre en diferentes organismos modelo no s贸lo ser谩 un recurso inestimable, sino que tambi茅n permitir谩 comprender la evoluci贸n de la regulaci贸n de las c茅lulas madre.

Como los cient铆ficos contin煤an estudiando insectos como D. melanogaster y T. castaneum, proporcionan a la comunidad recursos y m茅todos para futuras investigaciones, reforz谩ndolos como organismos modelo.

Lucy Huang es un escritor cient铆fico con sede en Nueva York. Tiene una licenciatura en biolog铆a molecular del Skidmore College. Lee m谩s de su trabajo en "A Luce Concept of Science"

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