DOSSIER:
1. Activando y desactivando genes es posible regenerar toda una cabeza
Pablo Javier Piacente
Una nueva investigación ha descubierto cómo la Hydra puede regenerar su propia cabeza: lo consigue cambiando la forma en que se regulan sus genes. Activan o desactivan genes y reconstruyen la cabeza cortada, de una manera muy diferente a la forma en la que brota durante el desarrollo.
Un grupo de investigadores de la Universidad de California, liderados por la bióloga Aide Macias-Muñoz, ha logrado descubrir el mecanismo utilizado por la Hydra para regenerar su cabeza. Estos pequeños animales acuáticos utilizan la epigenética, una serie de procesos que permiten variar la forma en que se regulan los genes, para activar o desactivar parte del material genético. De esta manera logran “reconstruir” la cabeza cortada, que surge nuevamente bajo parámetros distintos a los registrados durante el desarrollo inicial del organismo.
La epigenética se enfoca en los mecanismos que regulan la expresión de los genes, concretamente en aquellas modificaciones que no insumen o no están determinadas por variaciones en la secuencia del ADN. Al mismo tiempo, marca la relación existente entre las influencias genéticas y ambientales que determinan las mencionadas modificaciones. En otras palabras, serían variaciones genéticas inducidas por el ambiente y el entorno, que permiten a los organismos adaptarse a los cambios.
Casi inmortal
De acuerdo a las conclusiones del nuevo estudio, publicado recientemente en la revista Genome Biology and Evolution, la Hydra es capaz de regenerar su cabeza a partir de la modificación de un subconjunto de genes reguladores. Durante la regeneración de la cabeza, el invertebrado muestra un enriquecimiento de ciertas regiones activadas, mediante diferentes factores de transcripción genética. Gracias a este proceso, el animal “ordena” a su cuerpo que restituya la cabeza cortada, pero a través de mecanismos que difieren de aquellos que facilitaron su desarrollo inicial, motivados por la información genética presente en el ADN.
Es importante tener en cuenta que a pesar de tratarse de un organismo simple, la Hydra es considerada como la especie más cercana a aquello que podría entenderse como un “ser inmortal”. Las células madre de una Hydra únicamente desaparecerán si son eliminadas por completo dentro del sistema digestivo de un depredador o se consumen por el fuego: en cualquier otro caso, pueden replicarse indefinidamente. En consecuencia, no resulta tan sorpresivo que puedan regenerar su cabeza si son decapitadas.
Según un artículo publicado en Science Alert, estas diminutas criaturas de agua dulce son prácticamente capaces de “resucitar” después de ser destrozadas, siempre que preserven al menos cinco células organizadoras de la cabeza. Las mismas se combinarán nuevamente y comenzarán a organizar el resto del desorden en un cuerpo mutilado, hasta recuperar el aspecto y las funciones que caracterizan al organismo.
Plasticidad genética
Ahora, la nueva investigación ha logrado explicar los procesos epigenéticos que conducen a la restitución de la cabeza. De acuerdo a una nota de prensa, la expresión genética es mucho más variable y rica durante la regeneración del órgano que en el propio proceso de desarrollo de la Hydra. Esto sugiere que el animal puede propiciar una “plasticidad” genética que suma a la información presente en el genoma una serie de aspectos determinados por el “aprendizaje” y la influencia del ambiente.
Los científicos identificaron un total de 2.870 regiones del genoma, que la Hydra activa dentro de las células organizadoras durante la regeneración de la cabeza. Esto incluye genes “potenciadores”, cuyos productos y elementos ayudan a impulsar otros procesos de desarrollo. Al mismo tiempo, los especialistas identificaron una familia de genes involucrados en la restitución de la cabeza denominada Fos, que también se ha observado en los procesos de regeneración que llevan adelante otras especies, como por ejemplo peces, salamandras y ratones.
____________
Referencia
Coordinated Gene Expression and Chromatin Regulation during Hydra Head Regeneration. Rabi Murad, Aide Macias-Muñoz, Ashley Wong, Xinyi Ma and Ali Mortazavi. Genome Biology and Evolution (2021). DOI:https://doi.org/10.1093/gbe/evab221
Foto: la Hydra es capaz de regenerar su cabeza mediante una serie de procesos epigenéticos. Crédito: David Plachetzki.
_____
Fuente:
2. Identifican cómo las hidras, pequeños animales de agua dulce, regeneran sus cabezas
La hidra transgénica permitió a los científicos rastrear sus células ectodérmicas (verde) y las endodérmicas (rojo). Foto Callen Hyland, UC, San Diego
Madrid. Hidra de la mitología griega y romana era una serpiente de varias cabezas con la capacidad de regenerarlas cuando eran cortadas. Llamado así por esa criatura, el género Hydra consiste en pequeños animales de agua dulce en el filo Cnidaria, relacionados con medusas, anémonas de mar y corales. Aunque estos ejemplares de 10 milímetros de largo, en apariencia tienen poco en común con su homónimo, comparten esa propiedad.
Una nueva investigación trazó por primera vez cómo las hidras pueden regenerar sus cabezas cambiando la forma en que se regulan sus genes.
Pertenecen al grupo de animales que consta de unas 10 mil especies divididas en dos grandes grupos: Anthozoa (formado por anémonas de mar, corales y plumas de mar) y Medusozoa (avispas de mar, medusas e hidras). Se cree que viven en regiones templadas y tropicales, son biológicamente inmortales, ya que sus células madres tienen capacidad de autorrenovación ilimitada.
La regeneración de todo el cuerpo se produce en pocas especies animales. Todavía no se ha estudiado en qué medida los genes y las redes de regulación genética que impulsan esa capacidad varían de una especie a otra. Los científicos aún no comprenden el mecanismo que impulsa la regeneración de la cabeza de la hidra.
En estudios anteriores se encontraron pruebas de la regulación por múltiples vías de desarrollo. Los investigadores han hallado varios genes asociados a la regeneración de la cabeza.
Para entender los principios que controlan la regeneración de la cabeza de hidras, los investigadores del nuevo estudio identificaron primero 27 mil 137 elementos activos en una o más secciones del cuerpo del organismo o del tejido en regeneración.
Utilizaron la modificación de histonas ChIP-seq, método empleado para analizar cómo interactúan las proteínas con el ADN, con el fin de identificar 9 mil 998 regiones candidatas a promotores proximales y 3 mil 18 regiones candidatas a potenciadores, respectivamente.
Su investigación, publicada en Genome Biology and Evolution, muestra que un subconjunto de estos elementos reguladores se remodela durante la regeneración de la cabeza e identifica un conjunto de motivos de factores de transcripción que se enriquecen en las regiones activadas en ese proceso. Estos motivos enriquecidos incluyen factores de transcripción del desarrollo.
Este trabajo identifica por primera vez los elementos reguladores candidatos específicos del genoma que cambian durante la regeneración de la cabeza de hidras, los cuales determinan cómo se desarrollan los organismos al activar o desactivar genes en función de las necesidades.
“Un hallazgo emocionante es que los programas de regeneración de la cabeza y de brotación en hidras son bastante diferentes”, destacó Aide Macias-Muñoz, autora principal del trabajo.
“Aunque el resultado es el mismo (una cabeza de hidra), la expresión génica es mucho más variable durante la regeneración. Va acompañada de una remodelación dinámica de la cromatina en los lugares donde se unen los factores de transcripción del desarrollo. Los hallazgos sugieren que los complejos potenciadores de éste estaban presentes antes de la división de Cnidaria y Bilateria”, concluyó.
AUTOR
Europa Press
________
Fuentes:
