¿Cómo eligen los biólogos el animal modelo o las muestras de laboratorio que estudiarán durante muchas horas? Algunos investigadores comienzan con un problema que encuentran interesante y después buscan modelos apropiados, mientras que otros se enamoran de un organismo en particular y lo utilizan exclusivamente. A David Kingsley, investigador del HHMI en la Universidad de Stanford, siempre le ha fascinado el desarrollo de los organismos y la evolución, pero también quería asegurarse de que su trabajo fuera directamente relevante para las enfermedades humanas. Así que decidió centrarse en algo "exclusivo de los vertebrados" —las vértebras, huesos de la columna espinal—. Y escogió estudiar los esqueletos.

El ratón era el lugar obvio para comenzar. Mirando a través de un mapa del genoma del ratón en 1990, Kingsley puso un punto rojo en cada lugar donde una característica genética que afectaba un cierto aspecto del desarrollo esquelético había sido mapeada en un cromosoma de ratón. Recuerda que "había 150 genes de ratón distintos que afectaban, o interrumpían, los distintos aspectos de la construcción del esqueleto. Afectan la formación del hueso, su reparación, la cantidad de huesos que tiene un dedo, la eficiencia para recuperarse de las fracturas óseas, si se tiene artritis, el aspecto de la cola o de la columna vertebral —miles de características esqueléticas diferentes—".

Entonces, su equipo de investigación examinó sistemáticamente esa colección con la intención de aislar los genes que controlan los pasos claves del desarrollo esquelético. "Fue un proyecto de casi cinco años antes de que llegara el momento de escoger un punto rojo y decir: 'Este parece un gen realmente interesante. Mapea en esta región de un cromosoma. Intentemos aislar todo el ADN que está en esa región del cromosoma, descifrar toda la información genética que está allí adentro y encontrar el gen que es responsable de esa característica particular', recuerda Kingsley. "El proyecto del genoma está disminuyendo dramáticamente el tiempo que lleva encontrar tales genes y sus vías".

Trabajando con los ratones de esta colección, el equipo de Kingsley pudo identificar los genes que controlan dónde y cuándo se forman los huesos del esqueleto, así como también dónde se forman las articulaciones entre los distintos elementos esqueléticos.

El equipo también estudió las enfermedades esqueléticas. "Algunas de las viejas y clásicas mutaciones de ratón controlan características tales como la artritis", dice Kingsley. "Recientemente aislamos uno de estos genes y demostramos que codifica para una proteína totalmente novedosa que controla la deposición mineral en las articulaciones. Este gen está altamente conservado en vertebrados, pero no se encuentra en las bases de datos del gusano o de la mosca, y no hemos podido encontrar una copia de este gen en invertebrados. "No todo está conservado a través de los distintos animales, indica Kingsley. "No hubiéramos identificado a este gen si no hubiéramos estado estudiando vertebrados".

Sin embargo, a medida que progresaba su trabajo, Kingsley comenzó a maravillarse no sólo del gran número de semejanzas entre las estructuras esqueléticas básicas de varios tipos de vertebrados, sino también de la diversidad de estructuras. Su laboratorio está lleno de esqueletos animales de diferentes tamaños y formas.

"Mire todos estos animales distintos", dice, señalando los esqueletos de una rata, de un armadillo, de un pollo, de una paloma, de una rana y de una salamandra. "Todos están hechos con el mismo cartílago y hueso, pero cada organismo puede tomar ese tejido y moldearlo de una forma distinta para producir un organismo que se adapte a una función particular".

"Si se desea hacer un organismo que pueda volar, como un murciélago, se debe tomar lo que antes eran manos y de alguna manera estirar todos los dedos de sólo los miembros delanteros —no los traseros, porque todavía se desea un pie de agarre tradicional en la parte inferior— para formar una estructura esquelética que pueda sustentar una adaptación al vuelo. Si se desea hacer un organismo que pueda nadar, mire la foca: tiene muchos más huesos en los miembros traseros para producir una estructura plana y de tipo aleta que sirve para moverse en el agua. Si se desea hacer un animal que pueda correr rápidamente, hay que deshacerse de muchos de huesos. No se desea tener todo este material sacudiéndose; se desea tener un par de estructuras largas que se puedan usar para correr eficientemente.

"Por lo tanto, los miembros de un murciélago, de una foca y de un caballo tienen un aspecto muy diferente. Y todavía no tenemos ni idea qué tipos de genes y de cambios moleculares son los responsables de estas dramáticas diferencias". Normalmente, cuando los genetistas quieren comprender la base de las diferencias entre dos organismos, cruzan los organismos y mapean los genes que son responsables de las características correspondientes en su descendencia, explica Kingsley. Sin embargo, a menos que los dos organismos pertenezcan a la misma especie, no producen ningún descendiente.

"No somos tan estúpidos como para intentar cruzar un murciélago y un caballo", dice. "Pero conceptualmente, ésa es la clase de cosas que nos gustaría hacer. Así que intentamos pensar en una forma realista de poder cruzar especies que tienen formas esqueléticas distintas".

— Maya Pines

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