David Martín i Xavier Franch son jefes del grupo de investigación de Evolución y Biología del Desarrollo del Instituto de Biología Evolutiva (IBE: CSIC-UPF). En su estudio de la metamorfosis han identificado el gen responsable de iniciarla. Este descubrimiento supone un cambio de paradigma de la visión que se tenía hasta ahora de este proceso.
¿Cuál era hasta ahora el paradigma clásico de la metamorfosis?
David: Durante mucho de tiempo se ha pensado que el control de la metamorfosis era muy simple, basado en el efecto represor de una hormona, la hormona juvenil. Cuando había hormona juvenil el insecto estaba en estado inmaduro y cuando desaparecía la hormona juvenil el insecto iniciaba la metamorfosis. Se pensaba que la hormona juvenil estaba continuamente impidiendo el inicio de la metamorfosis, desde que el insecto salía del huevo hasta que hacía la metamorfosis. Nuestro estudio redefine mucho este proceso.
¿En qué consiste esta redefinición?
David: Hemos descubierto una pieza clave, que es el gen llamado E93. Hemos visto que el que realmente es importante es la expresión de E93, y no tanto que esté o no la hormona juvenil. Esto permite abordar temas de regulación y evolución de la metamorfosis que antes no se podían.
¿Así pues, la hormona juvenil no juega ningún papel en la metamorfosis?
David: Sí, de hecho la hormona juvenil regula la expresión de E93. De este modo, mantiene el insecto como larva o ninfa porque no deja que se exprese E93 hasta que no llegue a un cierto punto. Lo que hemos visto es que la hormona juvenil impide que la metamorfosis pase demasiado pronto, pero es el gen E93 quién la induce. Además E93 es necesario para promover el inicio de la metamorfosis en todos los insectos, incluidos aquellos que tienen metamorfosis completa, que es mucho más compleja que la de las cucarachas.
“La hormona juvenil regula la expresión del gen E93, que a su vez induce la metamorfosis” – D. Martín
¿Independientemente pues de la complejidad de la metamorfosis, E93 siempre está presente en este proceso?
Xavier: Sí, el gen E93 lo tienen todos los insectos, al menos todos sobre los que tenemos información genómica. La otra cosa que hemos visto con este trabajo es como se regula la expresión de E93, es decir, como sabe el animal que ha llegado el momento de formar la pupa. Hemos visto que, al menos parcialmente, el peso o el tamaño del animal determinan este momento. Lo que todavía no sabemos es el mecanismo molecular exacto de cómo se hace esto.
“El peso o el tamaño del animal determinan el momento de activación del gen E93” – X.Franch
David: Es completamente desconocido el por qué un insecto en un determinado momento es capaz de activar E93 y no antes. No sabemos qué pasa, no sabemos cuál es el mecanismo, y no tiene nada que ver con la hormona juvenil. Sí que sabemos que está asociado al tamaño, como decía Xavi, y esta es en una de las cosas en que estamos trabajando ahora.
¿Vuestras futuras líneas de investigación van enfocadas a determinar este mecanismo?
Xavier: Sí, nos falta saber cuál es el vínculo entre el tamaño del animal y qué genes tiene que expresar en cada momento en función de este. Pero esto es un paradigma en biología que todavía no dominamos. ¿Qué controla el tamaño de los animales? Los insectos son un buen modelo para estudiarlo porque hay muchas especies de insectos diferentes con muchos tamaños también diferentes.
¿Y los humanos? ¿También tenemos este gen?
Xavier: ¡Sí, el gen existe! El gen de vertebrados con las mismas características que E93 se llama LCOR y está relacionado con la respuesta hormonal, que es exactamente la misma que en insectos. Esta respuesta hormonal en humanos consiste en una subida de hormonas sexuales que producen la mayoría de cambios de la adolescencia. Todos estos cambios hormonales serían el equivalente a la metamorfosis en insectos. La larva sería el equivalente a nuestra niñez y la pupa lo seria a la adolescencia; cuando sale el animal de la pupa sale en forma adulta que es como salimos nosotros de la adolescencia. Sería interesante ver si el gen LCOR, en este proceso de paso de niñez a etapa adulta, tiene también un papel importante.
“Los cambios hormonales de la adolescencia serían el equivalente a la metamorfosis en insectos” – X. Franch
David: Todavía no se ha estudiado en humanos cuanto que duraría el desarrollo inmaduro y cuando sería el momento en que el gen LCOR determinaría el paso al estadio adulto. Quizás es el momento de abrir el foco y empezar a investigar si LCOR en vertebrados juega el mismo papel que E93 en insectos.
¿Y el paso inverso? ¿La inhibición de este gen podría permitir volver a la juventud?
David: Esto es más complicado porque una de las cosas que suceden cuando se forma el estado adulto es que las células se diferencian. Nosotros en el laboratorio no hemos sido capaces de pasar de un estadio adulto ya diferenciado a uno juvenil. Una vez la célula ya se ha diferenciado, no puedes echarla atrás, al menos no eliminando la expresión del gen E93.
¿La juventud eterna todavía queda lejos, pues?
Xavier: Bien, lo que hemos conseguido nosotros es sacar el gen E93 durante el desarrollo. Lo que pasa en el caso de las cucarachas, es que se quedan en forma juvenil hasta que mueren. No tienen maduración sexual y por tanto no se pueden reproducir. En el caso del escarabajo de la harina, con el que también experimentamos, el individuo se queda en fase larvaria toda su vida. Puede estar mucho de tiempo mudando de larva a larva. Nuestro equivalente sería mantenernos en la adolescencia durante el resto de nuestra vida – ¡no sé si una adolescencia eterna es lo que queremos!
“Sacando el gen E93 el individuo se queda en fase juvenil hasta que muere. El equivalente seria mantenernos nosotros en la adolescencia el resto de la vida.” – X. Franch
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