🧬 ¿Por qué los humanos tenemos las piernas más largas que los brazos, mientras en los chimpancés ocurre lo contrario? Investigadores japoneses persiguen ese enigma evolutivo usando células iPS obtenidas de simios. Por primera vez en el mundo, un equipo de las universidades de Kioto e Hiroshima ha generado las células precursoras de las extremidades a partir de células madre de bonobos, chimpancés y gibones.

La idea: convertir un zoológico entero en células madre

Un grupo de investigación liderado por las universidades de Kioto e Hiroshima ha presentado un avance relevante para el estudio de la evolución de los primates y la conservación de la biodiversidad. Forma parte de una iniciativa que ellos llaman el "Proyecto iPS de zoológico completo", cuyo objetivo es crear un banco con las células de los animales que viven en zoológicos y centros de investigación de Japón y conservarlas como células iPS (células madre pluripotentes inducidas) para estudios a largo plazo.

Para quien no conozca el término, las células iPS son células comunes, como las de la piel o la sangre, que se "reprograman" introduciendo unos pocos genes específicos. Así vuelven a un estado versátil, capaz de transformarse en casi cualquier tipo de célula del cuerpo. La técnica fue desarrollada por el profesor Shinya Yamanaka, de la Universidad de Kioto, quien creó las primeras células iPS a partir de células de ratón en 2006 y de células humanas en 2007, un trabajo que le valió el Premio Nobel de Fisiología o Medicina en 2012. Pensada en principio para la medicina regenerativa y el desarrollo de fármacos en humanos, esa misma tecnología encuentra ahora un uso inesperado: leer la historia de la evolución animal.

En este trabajo, el equipo generó células iPS de dos grandes simios, el bonobo y el chimpancé, y del gibón, un simio pequeño. Después logró, por primera vez en el mundo, diferenciarlas en células del mesodermo de la yema de las extremidades, las precursoras embrionarias de brazos y piernas. Los resultados se publicaron en dos revistas internacionales, BMC Genomics y Frontiers in Cell and Developmental Biology.

Nuestros parientes más cercanos y los más antiguos

Las tres especies ocupan puntos muy distintos en el árbol evolutivo de los primates, y eso es justamente lo que las hace valiosas en conjunto.

Los bonobos y los chimpancés son los parientes vivos más próximos al ser humano entre los grandes simios. Comparten cerca del 98,7 % de su genoma con nosotros y se separaron de nuestro ancestro común hace unos 6 o 7 millones de años. Los gibones, en cambio, son la rama más temprana de la superfamilia de los simios (Hominoidea) en separarse del linaje humano, hace unos 15 a 20 millones de años.

Dicho de otro modo: los bonobos y los chimpancés son nuestros "primos más cercanos", y los gibones, nuestros "parientes más antiguos" dentro de la familia de los simios. Comparar a los tres con los humanos permite seguir el camino de la evolución de los primates a lo largo de un período muy amplio.

Una alianza entre zoológicos y universidades

Las células provienen de zoológicos y centros de investigación de todo Japón, una muestra de cuánto depende la ciencia de frontera de estas colaboraciones.

Para los bonobos y los chimpancés, los investigadores usaron sangre sobrante de los chequeos de salud rutinarios de los animales que viven en el Santuario de Kumamoto del Centro de Investigación de Fauna Silvestre de la Universidad de Kioto, en Uki, prefectura de Kumamoto. Para los gibones, el equipo trabajó con el Centro de Monos de Japón en Inuyama, el Parque Zoológico y Botánico de Toyohashi, el Zoológico y Jardín Botánico de Higashiyama en Nagoya y la Red de Información sobre Grandes Simios (GAIN), cultivando fibroblastos a partir de piel de gibones que habían muerto por causas naturales.

En todos los casos, los factores de reprogramación se introdujeron con métodos que no dejan material genético externo en el genoma (vectores de ARN sigiloso en el caso del bonobo), de modo que la información genética original queda intacta. El equipo terminó estableciendo células iPS de dos bonobos, un chimpancé y tres gibones (un gibón de manos blancas y dos siamangs).

Una actividad genética que refleja el árbol familiar

Los investigadores compararon la expresión génica de las nuevas líneas de células iPS con las de humanos, gorilas, orangutanes y dos especies de macacos.

Surgió un patrón claro: la actividad de los genes en las células iPS reflejaba el orden de ramificación conocido de la evolución de los primates, desde los monos hasta los simios pequeños, los grandes simios y los humanos. El equipo también identificó firmas de expresión génica propias de cada especie.

Esto significa que las relaciones evolutivas ya pueden contrastarse no solo con fósiles y esqueletos, sino al nivel de las células vivas. Es una primera prueba de que las células iPS pueden servir como un instrumento realmente nuevo para la biología evolutiva.

Un hito mundial: cultivar la "semilla" de las extremidades

El resultado principal del estudio fue la primera generación en el mundo de células del mesodermo de la yema de las extremidades a partir de células iPS de bonobo, chimpancé y gibón.

Estas células son el punto de partida embrionario de los huesos de brazos y piernas, el equivalente a la primera página del plano para construir una extremidad.

Lo interesante es la notable variación en las proporciones de las extremidades entre los primates. En los monos, brazos y piernas miden más o menos lo mismo. En simios como los chimpancés y los gibones, los brazos son claramente más largos que las piernas, una adaptación para desplazarse de rama en rama. En los humanos, la relación se invierte: las piernas son más largas que los brazos, reflejo de nuestra evolución hacia la marcha erguida.

Esta inversión en la proporción entre brazos y piernas es uno de los cambios físicos más visibles de la evolución de los primates. Con el sistema experimental establecido aquí, los científicos podrían por fin investigar qué mecanismos genéticos provocan esas diferencias y cómo cambiaron a lo largo del tiempo evolutivo, todo al nivel celular.

Una "biblioteca genética viva" para especies en peligro

El proyecto tiene un segundo propósito de peso: conservar los recursos genéticos de los animales raros.

El bonobo figura como especie en peligro (EN) en la Lista Roja de la UICN. Las cifras de población fiables son difíciles de obtener, pero se calcula que en estado salvaje no superan las pocas decenas de miles de ejemplares. Muchas especies de gibón también están amenazadas a medida que se reducen sus bosques en el sudeste asiático.

Como las células iPS pueden multiplicarse en principio sin límite, una sola línea puede conservar la información genética de un animal casi de forma indefinida. Incluso después de la muerte de un ejemplar, los científicos pueden seguir generando distintos tipos de células de tejido a partir de las células guardadas para futuras investigaciones.

Un posible cambio en la veterinaria de zoológicos

El tercer objetivo del equipo es mejorar la atención veterinaria de los animales de zoológico.

Con las especies raras, el escaso número de ejemplares dificulta mucho la investigación de enfermedades y el desarrollo de tratamientos. Con células iPS, los investigadores pueden construir modelos de enfermedad para especies concretas y evaluar cómo actúan los fármacos, y su posible toxicidad, entre especies e individuos. Los grandes simios, por ejemplo, son propensos a las enfermedades cardíacas, pero la investigación de tratamientos ha tenido que apoyarse en datos humanos. Si se pudieran obtener células del músculo cardíaco a partir de células iPS de simios, los ensayos de fármacos específicos por especie podrían volverse posibles.

El alcance creciente de la tecnología de Yamanaka

Desde los avances del profesor Yamanaka con células de ratón en 2006 y humanas en 2007, la tecnología iPS se ha extendido mucho más allá de su propósito original. Japón realizó en 2014 el primer trasplante del mundo de células de retina derivadas de células iPS, y el trabajo clínico sobre el párkinson, las lesiones de médula espinal y otras dolencias sigue avanzando.

Hoy la tecnología asume papeles que sus creadores quizá nunca imaginaron: leer la historia de la evolución, proteger especies en peligro y mejorar la medicina animal. El equipo planea bancar células de más animales, avanzar hacia la identificación de los "interruptores" genéticos que fijan la longitud de brazos y piernas, e impulsar la investigación de enfermedades junto a veterinarios de zoológicos. Este logro demuestra que una tecnología emblemática de Japón puede ir más allá de la medicina humana, hacia la comprensión y la protección de la diversidad de la vida en la Tierra.

En Japón, la tecnología de las células iPS, ganadora del Premio Nobel, se aplica ya a la investigación de la evolución animal y a la conservación. ¿Cómo se utiliza la tecnología de células madre para la conservación de la fauna o la investigación evolutiva en tu país? Nos encantaría conocer tu opinión.

Referencias