Bases moleculares del desarrollo

SCHENEK; MASSARINI

Biología en Contexto Social CURTIS, BARNES, SCHNEK, MASSARINI

Panamericana

Año: 2021; p. 325 - 344

La biología del desarrollo es un campo de la ciencia que ha despertado enorme interés, y buscaresponder preguntas, como: ¿de dónde venimos?; ¿cómo nos desarrollamos?; ¿cómo adquieren suforma los organismos a partir de una única célula huevo?Al revisar las teorías que en tiempos pasados intentaban responder estas preguntas, a la luz de losconocimientos actuales, tal vez nos resulte llamativo pensar en “pequeños hombrecitos nadandoen el líquido seminal” o “pequeñas mujeres en los ovarios, conteniendo, a su vez, otras mujeres”(véase cap. 12, Ensayo 12-1). Pero, si por un instante nos situamos en un mundo donde no sehabían inventado aún los microscopios como los conocemos hoy, en el que la concepcióncreacionista predominaba y se sabía poco sobre anatomía, entonces, no es difícil imaginar que lasteorías preformacionistas hayan sido fuertemente defendidas, incluso, por grandes pensadores.Realizaremos un recorrido por la historia de la ciencia para intentar comprender estasexplicaciones.Aunque se encuentran referencias al conocimiento del desarrollo embrionario en el antiguoEgipto, Babilonia, Asiria, India y China, fueron los griegos Hipócrates y Aristóteles quienes iniciaronestudios a partir de observaciones diarias de huevos de gallina. Aristóteles fue el primero enestudiar el desarrollo de embriones de ave de manera secuencial, a partir de lo cual elaboró doshipótesis alternativas para explicar el desarrollo embrionario. La primera explicación fue lapreformacionista, que sugería que dentro del huevo de ave ya existía un ave en miniatura quesolo tenía que crecer en tamaño. La segunda propuesta, que denominó epigénesis, proponía, encambio, que el embrión de ave se formaba a partir de cambios secuenciales en el desarrollo apartir de una sustancia amorfa presente en el huevo. La noción aristotélica acerca de la epigénesisera más bien idealista y muy alejada del conocimiento actual, ya que proponía que el ser humanose desarrollaba de la sangre menstrual por actividad del líquido seminal masculino. Sin embargo,desde una perspectiva histórica, se podría afirmar que esta conceptualización inicial sentó lasbases de la comprensión del desarrollo como un fenómeno de aumento de complejidad a travésdel tiempo, que en la actualidad se plasma en la descripción de un estadio inicial unicelular,pasando por un estado multicelular a otro pluricelular, acompañado por la aparición de tejidos,órganos y sistemas.Si bien el médico y anatomista grecorromano Galeno (130-201) profundizó los estudios deAristóteles, en Europa Occidental, la embriología no realizó avances significativos en este campo,ya que predominaba la idea creacionista y el pensamiento filosófico grecorromano estabatotalmente censurado. La concepción preformacionista era la dominante. Sin embargo, al mismotiempo, en el oriente musulmán, el preformacionismo no era la creencia predominante porque allílos textos de Aristóteles no estaban prohibidos y, por lo tanto, sus ideas que sostenían que eldesarrollo se daba por epigénesis eran estudiadas y gozaban de aceptación. Con las invasionesmusulmanas en los siglos VII y VIII, estos conocimientos llegaron a una buena parte de EuropaOccidental, en particular a la zona mediterránea; esto permitió el resurgimiento de estas ideas porfuera del creacionismo medieval. Justamente, fueron estos “nuevos aires” los que permitieronreplantear estas creencias tan arraigadas durante siglos. Se pueden identificar los aportes alconocimiento sobre el desarrollo embrionario realizados por Avicena (980-1037), Constantino elafricano (1020-1087) y Leonardo Da Vinci (1452-1519). Aun así, se considera que la embriologíafue fundada por Gerónimo Fabricio (Italia 1537-1619), con sus observaciones sistemáticas deembriones, y por su alumno William Harvey (1578-1657). Estos estudiosos retomaron el términoepigénesis, asociado a sus observaciones de los estadios tempranos del desarrollo embrionario.En el año 1651, Harvey, en la Universidad de Padua (fig. 15-1), publicó su obra De generationeanimalum, en la que plantea que todos los organismos, incluidos los mamíferos, se originan apartir de un huevo. Sin embargo, estos estudios se realizaron en el contexto de una Europa en laque las ideas preformacionistas estaban aún muy arraigadas y sostenidas por la religión y lafilosofía de la época. De modo que hubo una transición compleja hasta que se produjo un cambioen la mirada. Por ejemplo, el científico italiano Marcelo Malphigi (1628-1694) creyó observar quelos huevos de pollo sin fecundar tenían estructuras preestablecidas, por lo que apoyó la ideapreformacionista “ovista”. Antonie van Leewenhoek (1632-1723) observó por primera vez ellíquido seminal en el que advirtió la presencia de pequeños “hombrecitos” dentro de losespermatozoides (fig. 15-2). Esta concepción, que se conoce como espermatista, situaba a lamujer en el papel de recipiente pasivo para el crecimiento del embrión. Sea cual fuera la creenciadel momento, la mujer, desde todos los tiempos, fue considerada “el envase”, ya sea de laspequeñas personitas (“ovistas”) o del embrión que el hombre le transferiría (“espermatistas”).Pero el preformacionismo tenía sus límites. Por ejemplo, no podía explicar la ocurrencia demalformaciones, partos múltiples, siameses, híbridos, etc. Los estudios del alemán CasparFriederich Wolff (1733-1794) fueron fundamentales para reemplazar las ideas preformacionistaspor la epigénesis. Sobre la base de sus observaciones, Wolff concluyó que todos los cuerpos sedesarrollan gradualmente a partir de estructuras “simples” y que esto se extiende a toda lanaturaleza, tanto en plantas como en animales. Por ejemplo, observó que el sistema nervioso dedistintos animales aparece inicialmente como una lámina, para luego dar lugar a un tubo que sevesiculariza, formando las distintas partes del sistema. En 1775, los experimentos del naturalista ysacerdote italiano Lázaro Spallanzani (1729-1799) demostraron que, para la formación de unindividuo, se requerían los gametos de ambos sexos (hoy conocidos como espermatozoides yoocitos).Una vez reinstalada la epigenética como teoría, la discusión se centró, entonces, en cómo seformaba ese individuo. Para explicarlo, se postulaba la existencia de una fuerza mística, un plan odiseño que guiaba el desarrollo, concepción que se conoció como vitalismo. En contraposición conel vitalismo, los mecanisistas proponían que el desarrollo era el resultado de una fuerza mecánicaregida por leyes físicas y químicas (véase cap. 3, Ensayo 3-3).Pasaron entre 100 y 200 años hasta que las discusiones respecto de los procesos involucrados enel desarrollo embrionario adquirieran nuevas características. A partir de los estudios de ChristianPander (1794-1865), Heinrich Rathke (1793-1860) y Karl Ernst von Baer (1792-1876), laembriología experimentó una gran explosión de conocimiento. Ellos identificaron y describieronlas tres capas germinales (ectodermo, endodermo y mesodermo), la notocorda, los arcosfaríngeos, entre otras estructuras. A su vez, los aportes de Jean-Baptiste Lamarck (Francia 1744-1829) a las teorías generales acerca de los seres vivos y su evolución, y la obrade Charles Darwin (Inglaterra 1809-1882) son contemporáneas a las obras fundadoras de laembriología moderna.En el año 1900 se publicaron tres estudios independientes que reinterpretaban las leyes deMendel; esto dio sustento al surgimiento de la genética (aunque el término gen recién fueacuñado en el año 1909 por Wilhelm Johansen). Casi 50 años después, como resultado de losestudios de Franklin, Crick y Watson sobre la estructura del ADN, se elaboraron nuevos modelosexplicativos en forma vertiginosa (véase cap. 10, Continuidad de la vida). Estos conocimientosgenéticos hicieron grandes aportes a la biología del desarrollo; sin embargo, condujeron a instalarcon fuerza el reduccionismo genético que le asignó a los genes un “papel superior” en desmedrode la consideración del ambiente (véase cap. 2, El programa reduccionista). El posicionamiento enel paradigma que otorga un papel central a los genes deja abierta una pregunta central para laembriología que no puede responderse en ese marco: ¿cómo es posible que, si casi todas lascélulas tienen el mismo genoma, unas se diferencien en neuronas, otras en células musculares yotras en células de la piel?Para responder estas preguntas, es fundamental superar la limitada visión del reduccionismogenético y considerar que los genes están dentro del núcleo de una célula, la cual, a su vez, está encontacto con otras células, con la matriz extracelular y todas forman parte de un organismo queestá desarrollándose en un medio que puede ser una laguna, un río o el ambiente uterino, entreotros; de modo que todos estos niveles interactúan de manera dinámica en la expresión delfenotipo.