Ya sea que vuele, camine o nade, casi cualquier animal tiene un cuerpo construido con imágenes especulares, con el lado izquierdo reflejando el derecho. Pero esta simetría se extiende en gran medida por la piel. Dentro de los humanos, por ejemplo, el corazón se sienta a la izquierda mientras que el hígado se arquea a la derecha.
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Durante el siglo pasado, los científicos han buscado el código genético que da lugar a la asimetría interna en el reino animal, para crear una imagen más completa de cómo se desarrollan todas las criaturas. Estos genes incluso se remontan a miles de millones de años hasta el último ancestro común universal. Ahora un equipo internacional cree que lo han encontrado, o al menos parte de él, gracias al humilde caracol del estanque.
A diferencia de la mayoría de los animales, los caracoles llevan su asimetría en la espalda en forma de rizos de sus conchas. Para colmo, los caracoles no siempre van del mismo modo: la mayoría se enrosca a la derecha, pero otros pueden enroscarse a la izquierda.
En un estudio publicado esta semana en la revista Current Biology , los científicos informan que el gen de la formina puede controlar si los embriones de caracol comienzan a desarrollar un caparazón ondulado hacia la izquierda o hacia la derecha. Al hacer un solo cambio en los miles de millones de letras moleculares que componen el genoma del caracol, los investigadores pueden cambiar un rizador derecho a la izquierda.
"Puede comparar encontrar el gen con encontrar una aguja en un pajar", dice el autor principal Angus Davison, de la Universidad de Nottingham.
Davison y sus colegas cartografiaron los genomas de más de 3.000 caracoles gigantes de estanque, o Lymnaea stagnalis, y buscaron diferencias entre los moluscos enroscados de izquierda a derecha. Primero redujeron dónde podría estar escondido el gen de interés y luego comenzaron a buscar diferencias clave en qué tan bien los genes estaban haciendo su trabajo, también conocido como la construcción de proteínas que controlan la biología de un animal.
Aunque es una tarea monumental, Davison dice que tomaron un descanso. El equipo encontró una mutación en un gen que desactivaba la producción de proteínas en la versión en sentido antihorario del caracol.
Aunque las conchas de caracol de los estanques generalmente se enrollan en el sentido de las agujas del reloj, también pueden enroscarse en sentido contrario, con algunas consecuencias interesantes. Por un lado, el apareamiento con sus homólogos diestros es casi imposible. (Fotografía de Esther de Roij y Gary McDowell, composición digital de Jeremy Guay, Peregrine Creative) "Tuvimos mucha suerte, porque resulta que la mutación elimina la función del gen", explica. Este no es siempre el caso. Aunque un gen mutado suena nefasto, la mayoría de estas alteraciones naturales en el genoma no tienen mucho efecto en sus anfitriones. Sin embargo, en este caso, un pequeño cambio en el gen en cuestión, la formina, le impidió construir proteínas.
Luego, los científicos trataron de cambiar la forma en que se desarrollan los caracoles bebés tratando los embriones de caracol con un medicamento anti-formina. Como se esperaba, la droga causó que los caracoles que normalmente se curvan en el sentido de las agujas del reloj giren en sentido contrario.
Ninguno de los caracoles invertidos sobrevivió al tratamiento. La razón exacta de esto aún se desconoce, ya que algunos caracoles existen naturalmente con un rizo en sentido antihorario. Pero "es muy difícil cambiar la asimetría sin cambiar también otras funciones importantes", dice Davison. Y la formina es un gen previamente encontrado para ayudar a construir andamios celulares en todos los animales, por lo que las alteraciones en el gen podrían tener consecuencias letales para las células.
Curiosos de si este gen podría ser importante para la asimetría en otros organismos, el equipo trató a los embriones de rana en desarrollo con el mismo fármaco anti-formina y obtuvieron resultados similares: algunas ranas crecieron corazones en el lado "incorrecto" de sus cuerpos. Esto sugiere que la asimetría que acecha en muchas más especies también puede ser controlada, al menos en parte, por la proteína formina.
Este estudio limita más de un siglo de intriga que rodea el rizo de las conchas de caracol.
El patólogo Arthur Edwin Boycott y su amigo, el naturalista aficionado Capitán C. Diver, publicaron el descubrimiento de un control genético para retorcer conchas de caracol en 1923, basado en su trabajo de criar caracoles en frascos de vidrio. Pero a diferencia de los genes heredados para el color de los ojos humanos, un caracol que se curva a la derecha no necesariamente tiene un gen de formina que se curva a la derecha.
Tomó casi 60 años después de eso para que los científicos descubrieran cómo funciona esto. Resulta que el rizo del caracol está controlado por alguna sustancia que la madre del caracol, un término poco utilizado, ya que los caracoles son hermafroditas, incluidos en las entrañas del huevo o citoplasma. Esta sustancia alteró el desarrollo del bebé e influyó en su dirección de enrollamiento.
"Eso fue hace 34 años", dice el biólogo Richard Palmer, que no participó en el estudio, "y han estado tratando de determinar qué [esa sustancia era] desde entonces".
Entran Davison y sus colegas. Utilizando técnicas de laboratorio modernas, el equipo no solo identificó el gen, sino que también determinó que se pueden detectar pequeñas asimetrías subcelulares cuando el embrión tiene solo dos células de gran tamaño. Los resultados sugieren "que hay un sistema universal que controla la asimetría a nivel macro", dice Palmer.
Después de enterarse inicialmente del descubrimiento, su respuesta de una palabra resumió la larga búsqueda: "Finalmente".
Pero el caso aún no está completamente cerrado. El control del gen sobre el enrollamiento no se aplica a todos los caracoles terrestres, y existe la pregunta persistente de por qué los caracoles, a diferencia de los humanos, no muestran la misma preferencia asimétrica y se enrollan consistentemente en la misma dirección, dice Palmer.
Es probable que Formin sea solo uno en un conjunto de genes que controla la simetría entre los animales, dice Davison. Pero ahora que finalmente tienen este gen en la mira, el equipo espera que estos pequeños rizos los ayuden a desentrañar por qué todos estamos un poco fuera de lugar por dentro.
Los científicos se sorprendieron al descubrir que, a diferencia del caracol de estanque, los cambios en el gen formin no parecen controlar la dirección del rizo de este caracol japonés. (Esther de Roij)
