En la década de 1980, los científicos sabían sorprendentemente poco sobre el papel que desempeñan los genes en el desarrollo de un embrión. Sin embargo, el descubrimiento de un grupo particular de genes, conocido como genes Hox , mejoró drásticamente nuestra comprensión de la embriología. Al mismo tiempo, revolucionó la genética y la biología del desarrollo.
En la década de 1890, un biólogo inglés llamado William Bateson se sorprendió repetidamente cuando se encontró con “monstruos” de la naturaleza en sus estudios. Estos incluían ejemplos como una polilla nacida con alas donde deberían estar sus patas, o un insecto nacido con patas en lugar de antenas. En 1915, otro biólogo, Calvin Bridges , dio un nombre a estas aberraciones, llamándolas homeosis (es decir, la transformación de una parte del cuerpo en otra). Bridges había notado homeosis en moscas de la fruta que nacían con un par de alas extra. Intrigado, mantuvo viva esta cepa a través del apareamiento selectivo.
En la década de 1980, los científicos finalmente pudieron aislar el gen que causaba la mutación extra en el ala de la mosca de la fruta. Lo rastrearon hasta un pequeño grupo de genes, a los que llamaron genes Hox. Descubrieron que, al manipular estos genes, podían crear monstruos virtuales, como moscas con patas que salían disparadas del centro de sus cabezas.
Sin embargo, la creación de estos monstruos ayudó a dilucidar la función de los genes Hox. Hox es la abreviatura de homeobox , que es el nombre de la secuencia de ADN que estos genes tienen en común. Los genes Hox se activan en el desarrollo embrionario temprano. Su trabajo es designar qué partes del embrión se convertirán en qué partes del cuerpo (patas, alas, cabeza, etc.). Los genes Hox son tan específicos que, si uno que controla el desarrollo de las extremidades se trasplanta a la cabeza del embrión, una extremidad crecerá fuera de la cabeza.
Los científicos comenzaron a encontrar este tipo de genes de control maestro en cada embrión, independientemente del organismo. Aún más sorprendente, los genes son considerablemente similares entre especies. Los científicos descubrieron que podían reemplazar un gen Hox defectuoso en una mosca con uno de un ratón sin efectos nocivos. Los genes Hox y otros genes de control maestro también están presentes en los seres humanos y desempeñan el mismo papel en el desarrollo embrionario. Esta congruencia entre especies indica que Hox y los genes de control maestro son probablemente un mecanismo evolutivo antiguo, desarrollado antes de que ocurriera mucha especiación, pero aún presente y activo.
Si bien la comprensión de los genes de control maestro y Hox ha llevado a grandes avances en la comprensión del desarrollo embrionario, el desarrollo del cerebro sigue siendo un poco confuso. Específicamente, los científicos han tenido problemas para descubrir cómo las neuronas especializadas en nuestro cerebro se forman en una región y luego migran a las áreas en las que finalmente tienen que asentarse para funcionar correctamente.
Sin embargo, un estudio publicado en línea esta semana en PloS Biology puede arrojar algo de luz sobre el tema, y los genes Hox son una parte importante de la explicación . Los autores del estudio investigaron las neuronas pontinas (de la protuberancia ) en ratones. Las neuronas pontinas se forman en la parte posterior del cerebro y luego deben migrar en el tronco encefálico para eventualmente convertirse en parte del sistema precerebeloso . Esta es un área que es necesaria para el movimiento motor coordinado y proporciona al cerebelo su entrada principal. Entonces, la pregunta es, una vez que se forman estas neuronas pontinas, ¿cómo “saben” que tienen que viajar a la región precerebelosa?
Los investigadores que realizaron este estudio encontraron que los genes Hox son la guía que lleva a las neuronas a su lugar de descanso apropiado. Se descubrió que un gen Hox específico, Hoxa2, influye en la migración neuronal, evitando que se desvíen por la influencia de una vía de señalización molecular. El gen Hoxa2 regula la expresión de un receptor particular, conocido como Robo. El receptor se une a una sustancia química llamada Slit, que evita que las neuronas se atraigan hacia otros quimioatrayentes . Esto permite que las neuronas ignoren las influencias externas y viajen directamente a la región precerebelosa, a la que pertenecen. Cuando los científicos eliminaron el gen Hoxa2, las neuronas pontinas no pudieron resistir la atracción de los quimioatrayentes y, a menudo, no alcanzaron su destino final.
Esto agrega una idea del proceso de migración neuronal, algo que ha sido problemático para los neurocientíficos durante años. Sin embargo, es solo el comienzo de la historia. No todas las neuronas reaccionaron a Hoxa2, lo que sugiere que puede haber otros genes Hox involucrados en el desarrollo del cerebro. Así, los científicos seguirán buscando otros genes Hox que formen parte del proceso. El éxito de este estudio, sin embargo, al menos proporciona una indicación de que los genes Hox, algunos de los más conservados en nuestro cuerpo, también pueden ser responsables de algunos de los aspectos más importantes del desarrollo del cerebro.
Geisen, MJ, Meglio, TD, Pasqualetti, M., Ducret, S., Brunet, J., Chedotal, A., Rijli, FM, Zoghbi, HY (2008). Los genes del grupo 2 de Hox Paralog controlan la migración de neuronas pontinas de ratón a través de la señalización Slit-Robo. PLoS Biología, 6 (6), e142. DOI: 10.1371/journal.pbio.0060142
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