¿Por qué pueden volar los murciélagos cuando los ratones no pueden?

Desde el nacimiento del primer ratón knock-out en 1989, dirigir y alterar genes específicos en ratones se ha convertido en una de las prácticas más comunes en genética. Al permitir que los científicos observen las ramificaciones de eliminar genes individuales, la técnica ha sido crucial para interpretar el significado del genoma humano, que es 95 por ciento idéntico al de nuestro primo murino. La selección de genes ha permitido a los científicos construir modelos de enfermedades humanas y arrojar luz sobre los procesos biológicos que hacen que todos los organismos funcionen. (Para obtener una descripción completa de la tecnología, descargue este PDF).

Investigador de Knockout: Mario Capecchi de la Universidad de Utah, coautor del Premio Nobel de Fisiología o Medicina de este año.

A principios de esta semana, la Asamblea Nobel en Suecia reconoció la importancia de la selección de genes al otorgar el Premio Nobel de Fisiología o Medicina a tres científicos cuyo trabajo fue fundamental para su desarrollo: Mario R. Capecchi , de la Universidad de Utah, en Salt Lake City; Martin J. Evans , de la Universidad de Cardiff, en Gales; y Oliver Smithies , de la Universidad de Carolina del Norte en Chapel Hill. A raíz del anuncio, Capecchi, de 70 años, habló con Revisión de tecnología sobre la tecnología que le valió el premio más prestigioso de la ciencia y los misterios genéticos que espera que lo mantengan en el laboratorio en los próximos años.

Revisión de tecnología : La tecnología de selección de genes ha arrojado luz sobre innumerables misterios biológicos. ¿Cuáles son algunas de las preguntas genéticas más importantes que quedan por responder?

Mario Capecchi: La mayoría de los estudios genéticos se han limitado a organismos como levaduras, bacterias, gusanos, moscas, ratones y peces cebra. El énfasis siempre ha estado en lo que tienen en común, pero creo que las diferencias entre organismos serán tan importantes como las similitudes. Por supuesto, estudiar es mucho más difícil. Las diferencias entre especies de mamíferos o bacterias son extremas.

Multimedia

• Un gráfico que muestra cómo funciona la selección de genes.

Afortunadamente, ahora podemos secuenciar un genoma tan complejo como el nuestro en unos pocos meses. Será trivial en unos años generar enormes cantidades de información genética sobre diferentes especies. Lo que falta es una forma de poner esa información en un marco funcional. ¿Qué significan todas estas diferencias genéticas? ¿Qué hace que una ballena sea una ballena y un ratón un ratón?

NIÑOS : ¿Está intentando responder a esta pregunta en su laboratorio?

MC: Si. Creo que gran parte de la evolución surge de mutaciones aditivas más que de pérdida de propiedades. Un gen se duplica en el genoma y luego una copia desarrolla una nueva función mientras que el gen original se deja intacto. Comenzando con un genoma intacto y agregándolo, espero que lo que salga a la luz sea algo que se adquirió en la evolución.

Usaremos el mouse como una especie de sustituto para entender a los murciélagos. ¿Por qué pueden volar y ecolocalizarse mientras que un ratón del mismo tamaño no puede? Esperamos crear una colección de ratones en la que esté representado un conjunto completo de genes de murciélago.

NIÑOS : Guau. ¿Cómo haces eso? ¿Pones cada gen de murciélago en diferentes cepas de ratones uno por uno?

MC: No, eso requeriría fabricar aproximadamente 25.000 cepas de ratón y sería demasiado caro. En cambio, transferiremos grandes porciones del genoma del murciélago a los ratones. Si vemos una señal, por ejemplo, los ratones tienen diferentes capacidades, podemos descomponerla gen por gen.

NIÑOS : ¿Por qué murciélagos?

MC: Son idénticos en tamaño a los ratones y tienen una fisiología similar, como la frecuencia cardíaca y la temperatura corporal. Por tanto, no creemos que haya un nivel de incompatibilidad que acabe con los ratones. Pero también elegimos murciélagos porque sabemos cuán enormemente diferentes son de los ratones. Su ecolocalización es casi tan buena como nuestra visión. Pueden distinguir cosas en una escala submilimétrica.

NIÑOS : ¿Puede este enfoque realmente arrojar luz sobre algo tan complejo como la ecolocalización, que presumiblemente involucra muchos genes?

MC: Ciertamente no esperamos hacer ratones que puedan volar o ecolocalizarse. Pero esas capacidades tienen componentes individuales que podemos estudiar: los diversos componentes del sistema auditivo, por ejemplo.

También es plausible que estas capacidades no sean tan complejas como pensábamos. Es posible hacer evolucionar cosas muy complejas con solo unos pocos genes. Hay dos grupos de murciélagos: megabats y microbats. La gente pensó originalmente que los megamurciélagos evolucionaron a partir de los primates porque su cerebro se parece más al cerebro de un primate, mientras que el cerebro de los micro murciélagos se parece más al cerebro de un roedor. Pero los estudios de secuenciación muestran que ambos tipos están relacionados con los roedores. Eso demuestra que es posible desarrollar un cerebro que se parezca histológicamente al nuestro en muy poco tiempo.

Además, los megamurciélagos tienen un sistema visual más parecido al nuestro que al de los roedores ”. Procesamos diferentes aspectos del paisaje visual, como el color y el movimiento, en diferentes partes del cerebro y luego, de alguna manera, los fusionamos en una sola imagen. Los ratones tienen un sistema mucho más simple. Los megamurciélagos son comedores de frutas, por lo que tuvieron que discernir el color de la fruta madura, al igual que lo hicieron nuestros antepasados. El hecho de que esta habilidad haya evolucionado tan rápidamente en los murciélagos me dice que solo unos pocos genes son responsables.

Por supuesto, estoy proyectando proyectos que tardarán 20 años en completarse. ¡Pero siempre soy optimista sobre la investigación y cuánto tiempo viviré! Creo que usar tu cerebro te mantiene joven, así que tengo la intención de seguir usándolo.

esconder