Un estudio con gusanos ha descubierto un mecanismo que promueve la uniformidad de tamaño casi idéntica entre adultos de una misma especie sin medir el tamaño en sí.
La investigación Benjamin Towbin, de la Universidad de Berna, con C. elegans mostró que la velocidad de crecimiento determina la velocidad de un reloj genético que cronometra el desarrollo.
Uniformidad asombrosa
En general, los individuos de la misma especie crecen al mismo tamaño. Esta uniformidad de tamaño es asombrosa, ya que la aleatoriedad intrínseca en los procesos de desarrollo y en las condiciones ambientales produce diferencias sustanciales en la rapidez con que crecen los individuos.
Además, debido a que el crecimiento animal suele ser exponencial, incluso las pequeñas diferencias en el crecimiento pueden amplificarse hasta convertirse en grandes diferencias de tamaño. Sin embargo, ¿cómo se aseguran los animales de alcanzar el tamaño correcto?
Aunque el control del tamaño se ha estudiado ampliamente en microbios unicelulares, se sabe poco sobre cómo los animales multicelulares controlan su tamaño. Benjamin Towbin, ahora profesor asistente en la Universidad de Berna, era un experto en el control del tamaño bacteriano cuando se unió al FMI (Friedrich Miescher Institute for Biomedical Research) como posdoctorado en el grupo de Helge Grosshans.
Se dio cuenta de que la nueva tecnología de imágenes en vivo que el laboratorio de Grosshans usó para registrar el desarrollo del gusano redondo C. elegans abrió nuevas oportunidades para estudiar cómo los animales controlan su tamaño.
Un mecanismo
En un estudio publicado en Nature Communications, Towbin usó microscopía de lapso de tiempo para registrar cientos de C. elegans individuales desde la eclosión hasta la edad adulta. Towbin descubrió un mecanismo que asegura la uniformidad del tamaño del cuerpo entre animales individuales.
El mecanismo no parece medir el tamaño per se. En cambio, detecta con que rapidez crece un individuo y ajusta adecuadamente el tiempo después del cual este individuo se convierte en adulto. Por lo tanto, un individuo de crecimiento lento alcanza el mismo tamaño que un individuo de crecimiento rápido porque se le da más tiempo para crecer. Towbin demostró que este mecanismo se produce acoplando la tasa de crecimiento a la frecuencia de un llamado oscilador genético.
“Un reloj” de desarrollo
El laboratorio de Grosshans había demostrado previamente que este oscilador funciona como un reloj de desarrollo. Después de cuatro oscilaciones, termina el desarrollo juvenil y los animales se vuelven adultos. Sabiendo esto, Towbin usó herramientas moleculares para acelerar este reloj. Como Towbin predijo mediante un modelo matemático, los animales con un reloj más rápido se convirtieron en adultos más rápidamente y eran de menor tamaño.
“El modelo matemático también muestra que una relación inversa de la tasa de crecimiento y la frecuencia de oscilación no es específica de los gusanos, sino una propiedad general de los osciladores genéticos”, dice en un comunicado Towbin, último autor del artículo (Klement Stojanovski, director de laboratorio de su laboratorio actual, es el primer autor).
“La combinación de crecimiento y desarrollo que se encuentra en el gusano puede ser la base de muchos otros casos de control biológico del tamaño”, dice. Por ejemplo, el desarrollo de la columna vertebral de los vertebrados también involucra un oscilador genético, cuyo acoplamiento al crecimiento puede asegurar el tamaño y número correcto de vértebras.
