Los secretos de la diferenciación celular (1)

Felipe Aizpún

El enigma de la evolución de las formas vivas no puede resolverse sin conocer previamente en detalle algo que estamos todavía muy lejos de saber explicar adecuadamente: el proceso de desarrollo embrionario. La evo-devo es la disciplina dentro de la biología que se acerca a los enigmas del proceso de desarrollo de los organismos pluricelulares con la esperanza de encontrar en su estudio las claves que alumbren nuestro desconocimiento sobre los procesos evolutivos. Pero el proceso de desarrollo embrionario está a su vez plagado de episodios fascinantes de los que todavía no conocemos los mecanismos biológicos, mucho menos nos encontramos en condiciones de aventurar hipótesis sobre el origen y causación de los mismos. En estas circunstancias la hipótesis darwinista que durante décadas se nos ha presentado como un conocimiento científico tan sólido como la ley de la gravitación universal nos resulta ahora, a la luz de la tremenda e inexplicada complejidad de los procesos biológicos, como de una osadía sin límites. Como sentencia el sabio refranero español, atrevida es la ignorancia.

Uno de los datos más asombrosos del proceso de desarrollo es la diferenciación celular. Con muy pocas excepciones cada tipo diferente de célula del cuerpo humano contiene los mismos cromosomas y las mismas secuencias en su ADN que la primera célula, el zigoto, en la que se origina todo organismo pluricelular. Sin embargo, a lo largo del proceso, las células van adquiriendo funciones específicas para formar tejidos y órganos diferentes: el hígado, el corazón, los nervios etc. No podemos dejar de preguntarnos cómo es posible que la misma secuencia genética dé lugar a los diferentes sistemas biológicos de manera perfectamente organizada para conformar el “todo” a través de la formación de las partes. Hay “algo” que dirige a los genes a formar la compleja y diferenciada forma de cada organismo, sin olvidar que al mismo tiempo los genes son los productores presumiblemente de los elementos que llevan a cabo dicho gobierno; un rompecabezas mayestático.

Ya en 1927, el biólogo F.R. Lillie nos señalaba el contraste entre “genes que permanecen inmutables a través de la vida” y un proceso de desarrollo que “nunca se detiene desde la generación del organismo hasta su muerte” y afirmaba: “los que desean hacer de la genética la base de la fisiología del desarrollo tendrán que explicar cómo un complejo inamovible puede dirigir el curso de una corriente de desarrollo perfectamente ordenada”

Cuando una célula corporal se divide, la célula descendiente tiene que heredar lógicamente “rasgos” de su antecesora. Lo desconcertante se nos presenta porque, especialmente durante el proceso de desarrollo de un organismo, se produce una alta diferenciación y formación de tejidos diversos. Por ejemplo, las células embrionarias en un itinerario que conduce a la formación de los músculos cardíacos han precisado de diferentes pasos progresivos de especialización. Cada paso de especialización tiene que ser “recordado” por las células que se van generando en sucesivos procesos de división y multiplicación celular de manera que las nuevas células han de reconocer su posición y función en el momento y lugar que ocupan en el proceso de desarrollo. No es exacto por lo tanto definir el proceso de división simplemente como un episodio de reproducción según “la propia identidad” de cada célula.

En sucesivas generaciones las células destinadas a desarrollar una determinada función pierden la capacidad de transformarse en otro tipo diferente de tejido. Tal como señala Steve Talbott en su artículo “Getting Over the Code Delusión” el camino hacia la diferenciación nos conduce desde células que tienen la capacidad de dar lugar a cualquier otra célula del organismo (totipotenciales) a células capaces de generar muchos, pero no todos los tipos de tejidos en el proceso de desarrollo del feto (pluripotenciales), luego a células que dentro de un determinado sistema ya constituido pueden desempeñar funciones cercanas pero diferentes, como las células sanguíneas que pueden acabar especificándose como glóbulos rojos, diversos tipos de glóbulos blancos o plaquetas (multipotenciales) hasta terminar convirtiéndose en una célula absolutamente diferenciada que sólo puede ejecutar una función determinada.

Así pues, las células de un cerebro bien formado o de un corazón del mismo individuo han heredado destinos enteramente diferentes, pero la diferencia entre sus respectivos destinos no estaba escrita en las secuencias de su ADN que permanecen idénticas en los dos órganos. Ello nos ayudará a comprender por ejemplo, de qué manera se ha abusado al querer establecer similitudes entre diferentes seres vivos, como el hombre y el chimpancé por ejemplo, sobre la base de la similitud de las secuencias genéticas, sin comprender que las claves para el desarrollo y conformación de los diferentes organismos residen, no en la receta para la producción de los materiales constructivos, sino en un complejo jerarquizado de información organizacional.

El problema de las “memorias” orgánicas que presiden todo el proceso de desarrollo embrionario ha sido abordado con claridad por el científico italiano Marcello Barbieri en su interesantísimo libro “The Organic Codes”. Barbieri, no lo olvidemos, es uno de los más firmes proponentes de la perspectiva semiótica de la vida, y de la necesidad de reconocer la existencia de procesos de señalización, reconocimiento y reacción en la actividad celular sobre la base de la existencia de códigos y memorias, es decir, sobre la base de mecanismos semióticos que descansan en la existencia de relaciones unívocas (arbitrarias, no determinadas físico-químicamente) entre diferentes maquinarias moleculares en la célula.

Barbieri nos recuerda cómo los secretos de la diferenciación celular a través de la existencia de procesos de memorización fue ya descubierta a principios del siglo XX por Hans Spemann. Éste pudo verificar que la diferenciación de las células del organismo en desarrollo se basaba en la ocurrencia de eventos sucesivos que determinaban el destino de las células y su progenie. Spemann experimentó trasplantando pequeñas piezas de tejido de una parte del embrión a otra descubriendo que determinadas células podían cambiar su destino histológico (por ejemplo, que células epidérmicas o epiteliales podían convertirse en células nerviosas) sólo si se transplantaban antes de un momento crítico en el desarrollo, pero eran totalmente incapaces de hacerlo después de tal momento. Tal momento crítico recibió el nombre de “determinación”.

La más sorprendente característica de la determinación celular es la extraordinaria estabilidad de sus consecuencias; se ha comprobado que incluso cuando las células son conservadas in vitro y producen varios ciclos de división con posterioridad fuera del organismo originario, tales células expresan las propiedades de la determinación celular como si nunca hubiesen “olvidado” la experiencia anterior. Barbieri cita al respecto el reconocidísimo “Molecular Biology of the Cell” (1989) de Alberts et al. que nos dice:

“Pero las células de un animal superior son mucho más sofisticadas. Su comportamiento está gobernado no sólo por el genoma y su entorno sino también por su historia… Durante el desarrollo embrionario las células no sólo deben de hacerse diferentes, sino que tienen que conservarse diferentes… Las diferencias se mantienen porque las células de alguna manera recuerdan los efectos de pasadas influencias y las pasan a sus descendientes… La memoria celular es crucial para el desarrollo y para el mantenimiento de complejos patrones de especialización…”

Barbieri se lamenta de que la idea de las memorias orgánicas no se ha divulgado con la necesaria prontitud ni ha despertado el deseable interés entre la comunidad científica. Barbieri no lo dice pero no hay duda de que la difícil clasificación de tales eventos y su imprescindible interpretación teleológica en claro conflicto con el modelo explicativo oficial, está en el origen de tan lamentable “olvido”. Barbieri considera que las memorias orgánicas son en definitiva “depósitos de información” y propone una distinción entre la memoria genética de la célula que sería el propio genoma considerado por su cualidad de depósito de información prescriptiva de la síntesis proteica, y las memorias epigenéticas y en concreto los diferentes estadios de determinación celular. La distinción no es ni mucho menos clara ya que si bien el genoma puede ser identificado como un receptáculo molecular perfectamente identificable, la idea de “memorias epigenéticas” se convierte en una identificación abstracta y por exclusión: un estado de determinación no es una memoria en sí. En realidad la memoria epigenética es sólo un estado de constricción de la actividad celular cuyos mecanismos debemos de indagar con el mayor interés así como las causas que los desencadenan.

Este es el cometido principal de la disciplina conocida como biología del desarrollo y sus avances resultan enormemente interesantes. Por ejemplo, un avance reciente en torno al tema de las memorias que gobiernan el proceso de desarrollo y determinación celular ha llamado nuestra atención y le dedicaremos un próximo artículo en los días siguientes.

Una Respuesta para Los secretos de la diferenciación celular (1)

  1. Leyendo este magnífico artículo, uno se da cuenta de cuánto le queda por avanzar a la Biología, y del irreparable daño que el neodarwinismo le ha causado, dando por zanjados asuntos cuyo conocimiento sólo se ha esbozado, como el de la biología del desarrollo.

    Se está buscando la información prescriptiva para el desarrollo en las secuencias no codificantes del ADN, pero no está nada claro que pueda residir allí, pues como bien se dice aquí, el desarrollo es algo extremadamente dinámico.

    La célula, eso que los simplistas ignorantes dicen que se formó por azar al mezclarse sus componentes con unas descargas eléctricas… sigue siendo no sólo en su origen sino también en su comportamiento un auténtico y apasionante enigma.

    Qué pena que la mayoría de los encargados de estudiarla, los biólogos, se hayan convertido en una secta de charlatanes vendidos a la manipulación política, con Dawkins como máximo exponente de la deshonra que han traído al mundo de la Ciencia.

    Pero pese a todo, gente como Barbieri sigue en la brecha. No todo está perdido.

    Y gracias a tí, Felipe, por acercarnos estos temas.

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