Por qué estudiar el C. elegans?

¿Qué es C. elegans y por qué lo utilizan los científicos para estudiar el desarrollo y las enfermedades humanas?

Esta pregunta salta a la mente de la mayoría de las personas cuando se enteran de que los científicos estudian un pequeño gusano nematodo del suelo para obtener información sobre el desarrollo y las enfermedades humanas. Es una pregunta razonable con una respuesta muy directa: la conservación evolutiva de la función de los genes, como se describe a continuación.

C. elegans

Foto de Erik Lundquist

C. elegans es un pequeño gusano del suelo o nematodo, y comparte un ancestro común con los humanos que vivió en la era pre-cámbrica, hace 500-600 millones de años. Este ancestro se denomina ancestro urbilaterio, ya que es el pariente de todos los organismos multicelulares de simetría bilateral del planeta, incluidos los invertebrados (insectos, nematodos, erizos de mar) y los vertebrados (mamíferos, peces, aves, reptiles).

La mayoría de los genes y mecanismos genéticos que gobiernan el desarrollo de los organismos modernos, incluidos los que intervienen en el desarrollo humano y en las enfermedades, estaban presentes en el ancestro urbilaterio y son compartidos por los animales existentes, incluidos los humanos y los nematodos.

La evolución es un proceso por el cual los mecanismos genéticos existentes se conservan pero cambian ligeramente para dar lugar a especies distintas. A medida que los descendientes del ancestro urbilaterio evolucionaron, las vías principales que gobiernan el desarrollo se conservaron en general, pero se modificaron ligeramente en cada especie distinta por este «retoque» evolutivo.

Como resultado, los nematodos de C. elegans tienen neuronas, piel, intestino, músculos y otros tejidos que son muy similares en forma, función y genética a los de los humanos. Los genes que controlan el desarrollo y la función de estos tejidos se han «conservado» desde nuestro ancestro común. Aunque existen diferencias claras e importantes en el desarrollo humano y el de los nematodos, los científicos pueden estudiar los mecanismos de desarrollo en C. elegans para comprender los mecanismos básicos y fundamentales que también operan en los seres humanos.

Esto es extremadamente importante, ya que muchos experimentos genéticos y de desarrollo son imposibles en los seres humanos, y son muy lentos y costosos en los ratones y otros vertebrados. Los C. elegans se cultivan fácilmente en el laboratorio, tienen un tiempo de generación corto (4 días) y cuentan con un «kit de herramientas» de técnicas genéticas y moleculares mediante las cuales se puede diseccionar experimentalmente la función de los genes en el desarrollo.

Debido a la conservación evolutiva de la función de los genes y a la trazabilidad experimental, los C. elegans representan un «organismo modelo» ideal para estudiar los mecanismos genéticos y moleculares básicos del desarrollo y las enfermedades humanas. Los estudios sobre C. elegans son relevantes para enfermedades humanas como el cáncer, la neurodegeneración (por ejemplo, la enfermedad de Alzheimer), las discapacidades y los síndromes del neurodesarrollo, las distrofias musculares y el envejecimiento, que no es en sí mismo una enfermedad pero influye en las otras enfermedades mencionadas. De hecho, los mecanismos genéticos importantes en el cáncer (señalización de los oncogenes Ras y Bcl), el envejecimiento (señalización de la insulina) y el desarrollo del sistema nervioso (señalización de UNC-6/Netrina) se identificaron por primera vez utilizando C. elegans.

C. elegans con expresión de proteína verde fluorescente (gfp) en las neuronas.