Una investigación pone en relieve el papel destacado de las células madre en este proceso abriendo nuevas vías de estudio
Un estudio liderado por investigadoras de la Universidad Autónoma de Madrid (UAM) y del Museo Nacional de Ciencias Naturales (MNCN-CSIC), ha caracterizado los patrones genéticos que regulan los procesos de regeneración y reproducción asexual en Pristina leidyi, un anélido o gusano segmentado que habita ríos y lagos de agua dulce de todo el mundo. Este anélido se usa como animal modelo en investigación y podría ayudar a conocer cómo funcionan la regeneración y la reproducción asexual en otros grupos de animales. La investigación, publicada en el Journal of Experimental Zoology Part B: Molecular and Developmental Evolution, destaca el papel de las células madre en estos procesos y abre nuevas vías de investigación en torno a ellas.
Cabeza del gusano segmentado de agua dulce Pristina leidyi. Se puede ver el gusano con la boca abierta justo por debajo de una prolongación en forma de trompa que funciona como aparato sensorial. También se pueden apreciar las “patas” o sedas arriba y abajo del cuerpo, que ayudan en el desplazamiento. Imagen tomada mediante microscopía electrónica de barrido. / Irene del Olmo et al.
La regeneración es la capacidad que tienen algunos animales para reemplazar partes del cuerpo perdidas generalmente debido a daños o accidentes, como las lagartijas, que recuperan su cola tras despistar a un depredador. Se trata de un proceso que se asemeja a la reproducción asexual, es decir, la producción de nuevos individuos idénticos al progenitor —clones— sin necesidad de fertilizar gametos (óvulos y espermatozoides). Este tipo de reproducción se da en numerosos animales, como las esponjas, las medusas o las estrellas de mar, que son capaces de generar individuos enteros a partir de un solo brazo. A diferencia de la regeneración, la reproducción asexual no se inicia como consecuencia de un daño o herida, sino que se activa cuando se dan determinadas condiciones ambientales.
Para estudiar las bases genéticas de estos procesos las investigadoras utilizaron análisis transcriptómicos, que analizan los genes que se están expresando en un momento determinado para identificar los genes involucrados en cada proceso. “En este caso, comparamos los genes que se expresan en animales que se estaban regenerando, en individuos que estaban reproduciéndose asexualmente y en gusanos control que no estaban regenerando ni mostraban signos de reproducción”, explica la investigadora de la UAM, Irene del Olmo.
“Los resultados apuntan a que la maquinaria que regula la regeneración es común en distintos grupos animales ya que muchos de los genes identificados en este estudio están también presentes en otros organismos. Por ejemplo, la regeneración de aletas y patas de peces y anfibios, e incluso la regeneración del hígado y otros órganos de algunos mamíferos, ocurre de forma similar a nivel genético”, destaca Aida Verdes, investigadora del MNCN.
En la imagen se puede observar en detalle la reproducción asexual en el gusano Pristina leidyi. Se ve cómo en medio del cuerpo, en uno de estos segmentos, se está empezando a formar un nuevo individuo: a la izquierda el individuo original formará la cola, y a la derecha el nuevo individuo está formando la cabeza. / Irene del Olmo et al.
El papel clave de las células madre
El trabajo también describe numerosos genes de pluripotencia, que son característicos de las células madre. Estas células son totipotentes, es decir, que son capaces de convertirse en cualquier tipo celular del organismo, desde un glóbulo rojo a una neurona. La investigación apunta que las células madre podrían jugar un papel fundamental en el control de la regeneración y en la reproducción asexual de los anélidos, tal y como sucede en otros animales como las medusas o las salamandras.
“Cabe mencionar que muchos otros genes tienen también un papel importante en ambos procesos. Se sabe que los cambios morfológicos durante la regeneración y la reproducción asexual son muy similares, y esto, añadido al hecho de que sólo los animales capaces de regenerar pueden reproducirse asexualmente, sugiere que los dos procesos están estrechamente relacionados a nivel evolutivo”, puntualiza Patricia Álvarez-Campos, investigadora de la UAM. “De hecho, hay estudios que apuntan a la posibilidad de que la reproducción asexual haya evolucionado a partir de la regeneración”, añade Álvarez-Campos.
Anélidos, un modelo de estudio
Los anélidos son uno de los grupos animales más abundantes, con un gran número de especies tanto acuáticas como terrestres distribuidas a nivel mundial, entre los que se incluyen las lombrices de tierra y las sanguijuelas. Entre todas estas especies, Pristina leidyi resulta muy interesante como modelo de estudio, ya que es muy fácil de cultivar en el laboratorio, se reproduce asexualmente de forma constante y es capaz de regenerar el cuerpo entero a partir de unos pocos segmentos. Estas características convierten a este gusano en un animal idóneo para el estudio de dos de los procesos más interesantes desde el punto de vista evolutivo: la regeneración y la reproducción.
“Esta investigación no solo ha permitido profundizar en el estudio de lo que ocurre a nivel genético durante estos procesos, sino que además abre la posibilidad de crear nuevas líneas de investigación con células madre”, concluye del Olmo.
Referencia bibliográfica:
del Olmo, I., Verdes, A., Álvarez-Campos, P. 2022. Distinct patterns of gene expression during regeneration and asexual reproduction in the annelid Pristina leidyi. Journal of Experimental Zoology Part B: Molecular and Developmental Evolution, 1–16. https://doi.org/10.1002/jez.b.23143
Fotografía: Reproducción asexual en el gusano de agua dulce Pristina leidyi. En este tipo de reproducción, un nuevo individuo comienza a desarrollarse en el medio del cuerpo del animal original, y una vez que está completamente formado las dos partes se separan dando lugar a dos nuevos gusanos. / Irene del Olmo et al.
