David Martín i Xavier Franch són caps del grups de recerca d’Evolució i Biologia del Desenvolupament de l’Institut de Biologia Evolutiva (IBE: CSIC-UPF). En el seu estudi de la metamorfosi han identificat el gen responsable de iniciar-la. Aquest descobriment suposa un canvi de paradigma de la visió que es tenia fins ara d’aquest procés.
Quin era fins ara el paradigma clàssic de la metamorfosi?
David: Durant molt de temps s’ha pensat que el control de la metamorfosi era molt simple, basat en l’efecte repressor d’una hormona, l’hormona juvenil. Quan hi havia hormona juvenil l’insecte estava en estat immadur i quan desapareixia l’hormona juvenil l’insecte iniciava la metamorfosi. Es pensava que la hormona juvenil estava contínuament impedint l’inici de la metamorfosi, des que l’insecte sortia de l’ou fins que feia la metamorfosi. El nostre estudi redefineix molt aquest procés.
En què consisteix aquesta redefinició?
David: Hem descobert una peça clau, que és el gen anomenat E93. Hem vist que el que realment és important és l’expressió d’E93, i no tant que estigui o no l’hormona juvenil. Això permet abordar temes de regulació i evolució de la metamorfosi que abans no es podien.
Així doncs, l’hormona juvenil no hi juga cap paper en la metamorfosi?
David: Sí, de fet l’hormona juvenil regula l’expressió d’E93. D’aquesta manera, manté l’insecte com a larva o nimfa perquè no deixa que s’expressi E93 fins que no arribi a un cert punt. El que hem vist és que l’hormona juvenil impedeix que la metamorfosi passi massa aviat, però és el gen E93 qui la indueix. A més E93 és necessari per promoure l’inici de la metamorfosis en tots els insectes, inclosos aquells que tenen metamorfosis completa, que és molt més complexa que la de les paneroles.
“L’hormona juvenil regula l’expressió del gen E93, que al seu torn indueix la metamorfosi” – D.Martín
Independentment doncs de la complexitat de la metamorfosi, E93 sempre és present en aquest procés?
Xavier: Sí, el gen E93 el tenen tots els insectes, almenys tots sobre els que tenim informació genòmica. L’altra cosa que hem vist amb aquest treball és com es regula l’expressió d’E93, és a dir, com sap l’animal que ha arribat el moment de formar la pupa. Hem vist que, al menys parcialment, el pes o la mida de l’animal determinen aquest moment. El que encara no sabem és el mecanisme molecular exacte de com es fa això.
“El pes o la mida de l’animal determinen el moment d’activació del gen E93” – X.Franch
David: És completament desconegut el per què un insecte en un determinat moment és capaç d’activar E93 i no abans. No sabem què passa, no sabem quin és el mecanisme, i no té res a veure amb l’hormona juvenil. Sí que sabem que està associat a la mida, com deia el Xavi, i això és en una de les coses en què estem treballant ara.
Les vostres futures línies d’investigació van enfocades a determinar aquest mecanisme?
Xavier: Sí, ens falta saber quin és el lligam entre la mida de l’animal i quins gens ha d’expressar en cada moment en funció d’aquesta. Aquest però, és un paradigma en biologia que encara no dominem. Què controla la mida dels animals? Els insectes són un bon model per estudiar-ho perquè hi ha moltes espècies d’insectes diferents amb moltes mides també diferents.
I els humans? També tenim aquest gen?
Xavier: Sí, el gen existeix! El gen de vertebrats amb les mateixes característiques que E93 es diu LCOR i està relacionat amb la resposta hormonal, que és exactament la mateixa que en insectes. Aquesta resposta hormonal en humans consisteix en una pujada d’hormones sexuals que produeixen la majoria de canvis de l’adolescència. Tots aquests canvis hormonals serien l’equivalent a la metamorfosi en insectes. La larva seria l’equivalent a la nostra infantesa i la pupa ho seria a l’adolescència; quan surt l’animal de la pupa surt en forma adulta que és com sortim nosaltres de l’adolescència. Seria interessant veure si el gen LCOR, en aquest procés de pas d’infantesa a etapa adulta, té també un paper important.
“Els canvis hormonals de l’adolescència serien l’equivalent a la metamorfosi en insectes” – X.Franch
David: Encara no s’ha estudiat en humans el que duraria el desenvolupament immadur i quan seria el moment en què el gen LCOR determinaria el pas a l’estadi adult. Potser és el moment d’obrir el focus i començar a investigar si LCOR en vertebrats juga el mateix paper que E93 en insectes.
I el pas invers? La inhibició d’aquest gen podria permetre tornar a la joventut?
David: Això és més complicat perquè una de les coses que succeeixen quan es forma l’estat adult és que les cèl·lules es diferencien. Nosaltres al laboratori no hem estat capaços de passar d’un estadi adult ja diferenciat a un de juvenil. Una vegada la cèl·lula ja s’ha diferenciat, no pots tirar-la enrere, almenys no eliminant l’expressió del gen E93.
La joventut eterna encara queda lluny, doncs?
Xavier: Bé, el que hem aconseguit nosaltres és treure el gen E93 durant el desenvolupament. El que passa en el cas de les paneroles, és que es queden en forma juvenil fins que moren. No tenen maduració sexual i per tant no es poden reproduir. En el cas de l’escarabat de la farina, amb el qual també experimentem, l’individu es queda en fase larvària tota la seva vida. Poden estar molt de temps mudant de larva a larva. L’equivalent seria com mantenir-nos nosaltres en l’adolescència durant la resta de la nostra vida – no sé si una adolescència eterna és el que volem!
“Traient el gen E93 l’individu es queda en fase juvenil fins que mor. L’equivalent seria mantenir-nos nosaltres en l’adolescència la resta de la vida.” – X.Franch
Pots veure a continuació l’entrevista completa:
