LOS ORGANISMOS MODELO Y SU IMPORTANCIA EN LA INVESTIGACIÓN GENÉTICA

LOS ORGANISMOS MODELO Y SU IMPORTANCIA EN LA INVESTIGACIÓN GENÉTICA

Camila Arboleda (1924120), Valentina Girón (1923454) y Daniel Gutiérrez (1927372).

Tal y como lo exponen Chivian y Bernstein (2015)  “la investigación sobre genética comenzó mucho antes de que se supiera lo que era un gen”, ya que no fue hasta la época de Thomas Hunt Morgan en el siglo XX, donde se obtuvieron las bases para comprender los genes y los cromosomas (p. 253). No obstante, antes de las experimentaciones de Morgan, las civilizaciones ya domesticaban especies vegetales y animales y eran conscientes de que algunos carácteres se heredaban en la descendencia. Si bien muchos antes de Gregor Mendel contribuyeron a la creación de conocimiento, fue con él que se sentaron las bases de la herencia, marcando el inicio de la genética moderna.

En este punto es importante recalcar el papel de los organismos modelo, tanto especies vegetales como animales; ya que sin ellos el estado del conocimiento pudo haber sido distinto al logrado hasta el presente. Por ejemplo, fue gracias a Lathyrus odoratus que Mendel pudo establecer las leyes de la herencia. En la actualidad el uso de modelos en la experimentación continúa y, por consiguiente, se mencionan posteriormente otros organismos modelos y su importancia en tanto a los descubrimientos a los que han conducido en el área de la genética.

Pero antes, es bueno cuestionarse sobre las cualidades que debe tener un organismo que lo hace tan valioso a la hora de utilizarlo como modelo experimental. Es decir, aunque la gran mayoría de organismos multicelulares poseen secuencias genéticas significativamente conservadas, no son lo suficientemente aptos para la experimentación. Por ejemplo, pueden plantearse las siguientes preguntas: ¿por qué Mendel utilizó guisantes para llevar a cabo la experimentación que lo conllevaría a postular algunos de los primeros principios de la herencia?, ¿por qué no utilizar organismos más complejos o llamativos?

Teniendo en cuenta que a Mendel probablemente ni se le pasó por la cabeza el impacto que los resultados de sus experimentos tendrían en el futuro de la Biología y, también, haciendo caso omiso a los diferentes factores personales que seguramente tuvo al decidir experimentar con un guisante y no con otro organismo, se pueden recalcar algunos aspectos importantes: su ciclo de vida, su fácil manipulación y las características morfológicas que se expresan a simple vista. Dicho de otro modo, entender un campo tan arduo como es la herencia, más aún en la época de Mendel, habría sido mucho más laborioso si se hubiese trabajado con un chimpancé, un perro o un elefante, por ejemplo. En contraste, los guisantes se pueden cultivar, criar, mantener y manipular fácilmente.

En la era moderna, la fácil manipulación y un ciclo de vida relativamente corto, siguen siendo propiedades importantes de los organismos modelos, pues esto hace más llevadera la estancia del organismo en ambientes necesarios para la investigación científica, es decir, en los laboratorios y otros posibles escenarios artificiales en esencia. Cabe recalcar que la manipulación no solo se limita a la transferencia del sujeto de un lugar a otro (p. ej., de su ambiente natural a uno artificial), lo cual claramente también es importante, pues es necesario cerciorarse de la supervivencia de la criatura para su posterior análisis; sino también, entra en juego el aspecto sexual y sus respectivos cruces. En otros términos, en los estudios genéticos es imprescindible controlar el flujo de genes de una generación a otra, con el fin de producir resultados aprovechables en cuanto al desarrollo del estudio en cuestión. Es decir, si se desea estudiar la herencia y expresión de una mutación recesiva, la generación parental (P1) deberá tener al menos un alelo recesivo por cada padre, de tal modo que al menos una proporción de su progenie contendrá o expresará la mutación.

No obstante, durante el paso del tiempo surgen muchos más requerimientos en cuanto a la experimentación en seres vivos. Además de la fácil manipulación en cuanto al apareamiento del individuo estudiado, éste también debe de concebir una progenie representativa que, a fin de cuentas, permita un análisis extenso y vasto. Asimismo, la selección de un individuo como sujeto experimental depende de las diferentes necesidades que requiere el experimento a realizar. Ahora bien, el carácter ético no se puede pasar a un segundo plano, pues los científicos tienen que procurar un trato digno hacia los animales que están siendo comprometidos en la experimentación. Por ende, algunos tipos de comportamientos pueden hasta ser penalizados, limitando así, para bien del individuo; los tratos y procedimientos a ejecutar.

Finalmente, un último aspecto para evaluar sería el conocimiento que se tiene del genoma del individuo. Es notoria la diferencia entre estudiar procesos genéticos en organismos que no tienen secuenciado su genoma, frente a los que sí. Y es que trabajar sobre bases ya estipuladas aligera la comprensión de los resultados conseguidos en los experimentos, debido a la posibilidad de comparar y asociar lo obtenido con lo que ya se conoce. Este es el caso de Saccharomyces cerevisiae, el primer organismo eucariota con el genoma totalmente secuenciado (Klug, Cummings & Spencer, 2006), el cual, consecuentemente, contiene una alta cantidad de genes conocidos por la sociedad científica y, por lo tanto, también se conocen la mayoría de sus funciones.

Ahora bien, la alternancia de generaciones y su extensa estadía en su fase haploide, ponen a S. cerevisiae en el foco de los investigadores. La estimulación para proceder al apareamiento o para la formación de gametos, basta con la presencia de feromonas o moléculas nutritivas en el ambiente, respectivamente (Klug et al., 2006). Esto le permite al investigador llegar más rápido a su objetivo sin tanta labor. Es decir, si el fin del experimento es estudiar la sinapsis en la levadura, bastaría con inducir un ambiente con cierta disponibilidad nutritiva para estimular la meiosis en ella. Por otro lado, como previamente se mencionó, una de las ventajas de usar a la levadura como sujeto experimental es su fase haploide, ya que en este estado la detección y el estudio de mutaciones recesivas es más asequible. Aún más, debido a su alternancia generacional y su fácil manipulación, la conservación de este tipo de mutaciones se puede realizar fácilmente al inducirla a su fase diploide a través de feromonas (Klug et al., 2006). De este modo, se podría contar con una cepa que indudablemente presenta esa mutación.

Alternativamente, la influencia en la determinación sexual por parte de los genes es bien estudiada en Zea mays. La planta, al ser monoica, permite evidenciar el fenómeno de desarrollo sexual de ambos sexos en la misma planta. No obstante, no se está hablando de hermafroditismo como tal, puesto que hay una separación espacial respecto a ambos órganos sexuales. En otros términos, la planta del maíz presenta dos tipos de flores: flores masculinas, las cuales contienen los estambres de donde proviene el polen; y flores femeninas, que contienen el pistilo donde se forma el saco embrionario (Klug et al., 2006). Ahora bien, en el presente se conoce que la expresión de un sexo en específico se debe a la estimulación de un grupo de genes y la inhibición de otros. Este conocimiento se debe a experimentos llevados a cabo con Z. mays como organismo modelo. Por ejemplo, la inducción de mutaciones en los genes tassel seed (ts1 y ts2) estimula el crecimiento de órganos femeninos en inflorescencias masculinas (Klug et al., 2006). Lo anterior sugiere que este par de genes están implicados en la estimulación del desarrollo de estructuras masculinas y la inhibición de estructuras femeninas, generando así información supremamente importante para el entendimiento del desarrollo sexual en plantas superiores.

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