Un fragmento de tejido más pequeño que el grosor de un cabello humano ha conseguido algo extraordinario: indicar a las células de otro embrión dónde debían construir una segunda boca y una nueva faringe.
El experimento fue realizado con Mnemiopsis leidyi, un ctenóforo conocido como nuez de mar. Después de trasladar células de una región concreta de un embrión a otro, los investigadores obtuvieron larvas con dos bocas funcionales conectadas a un mismo sistema digestivo.
El equipo fue todavía más lejos. Trasplantó el mismo tejido de la nuez de mar al embrión de Nematostella vectensis, una anémona perteneciente a un filo animal diferente, y consiguió activar la formación de un segundo eje corporal.
Según el estudio publicado en Nature, los resultados apuntan a que grupos animales muy alejados conservan un antiguo sistema molecular para organizar sus cuerpos durante el desarrollo embrionario. No demuestra la existencia de un “lenguaje universal” en sentido estricto, pero sí de instrucciones compartidas que podrían remontarse al origen de los primeros animales multicelulares.
El experimento que cambió la embriología hace un siglo
La investigación recupera una de las pruebas más importantes de la historia de la biología del desarrollo. En 1924, Hilde Mangold y Hans Spemann trasplantaron una pequeña sección del blastoporo de un embrión de salamandra a otro.
El blastoporo es una abertura que aparece durante la gastrulación, la fase en la que las células del embrión comienzan a reorganizarse y a formar las estructuras básicas del futuro cuerpo.
El tejido trasplantado por Mangold y Spemann indujo un segundo eje corporal. No se limitó a convertirse por sí mismo en una nueva estructura, sino que reclutó células del embrión receptor y les indicó qué debían formar. Por ese motivo recibió el nombre de organizador embrionario.
Tal como recuerda la Universidad Friedrich Schiller de Jena, el hallazgo mostró que algunos grupos celulares funcionan como centros de instrucciones capaces de establecer las coordenadas del organismo: dónde estará la parte anterior, la posterior y el resto de sus estructuras corporales. Spemann recibió el Nobel de Medicina en 1935, mientras que Mangold había fallecido años antes.
Los organizadores se habían identificado posteriormente en vertebrados y cnidarios, el grupo que incluye anémonas, medusas y corales. La gran pregunta era si también existían en los ctenóforos, una de las ramas que se separaron más temprano durante la evolución animal.
Una nuez de mar con dos bocas capaces de comer
Para comprobarlo, Stanislav Kremnyov y sus colaboradores extrajeron fragmentos del borde del blastoporo de embriones de Mnemiopsis leidyi y los introdujeron en otros embriones de la misma especie.
La manipulación exigió una precisión extrema. De acuerdo con la Universidad de Jena, los embriones medían unos 120 micrómetros y los fragmentos trasplantados apenas alcanzaban los 20 micrómetros. Andreas Hejnol, codirector del trabajo, comparó la dificultad del procedimiento con “diseccionar nubes”.
Los resultados fueron claros. Según detalla el artículo de Nature, 28 de los 67 embriones tratados, el 41,8%, desarrollaron una segunda faringe completa con una abertura bucal. Otros diez produjeron una estructura similar a una boca, aunque sin una faringe totalmente formada.
Las nuevas bocas no eran simples deformaciones. En algunos ejemplares, ambas podían capturar rotíferos y transportarlos hasta un sistema digestivo compartido. Los controles realizados con tejidos procedentes de otras zonas del embrión no produjeron bocas ni faringes adicionales.
Los científicos también marcaron las células donantes y receptoras con diferentes tintes. Así comprobaron que la segunda faringe contenía una mezcla de ambas poblaciones celulares. Es decir, el injerto no construyó por sí solo la estructura: reclutó células vecinas y cambió su desarrollo, una de las características fundamentales de un verdadero organizador embrionario.
Células de un ctenóforo que una anémona pudo interpretar
La parte más llamativa llegó con el trasplante entre filos animales. El equipo colocó tejido del blastoporo de Mnemiopsis leidyi dentro de embriones de la anémona Nematostella vectensis.
En 11 de los 70 experimentos, alrededor del 15,7%, las células de la anémona activaron el gen FoxA fuera de su ubicación habitual. Este gen funciona como marcador del desarrollo de la faringe en Nematostella y su aparición reveló que el tejido del ctenóforo había comenzado a organizar un segundo eje corporal usando células de la especie receptora. En algunos embriones también aparecieron una boca o una faringe adicionales claramente diferenciadas.
La precisión es importante: las dos bocas plenamente funcionales se observaron en los trasplantes entre ctenóforos. En las anémonas, el resultado principal fue la activación de un segundo programa corporal, con distintos grados de desarrollo según el embrión.
Tal como señala la Universidad de Jena, que unas células de ctenóforo puedan dirigir tejidos de un cnidario indica que ambos grupos conservan componentes compatibles de un sistema surgido muy temprano en la evolución animal.
Dos señales moleculares detrás del organizador
Los investigadores identificaron dos componentes esenciales: las rutas de señalización β-catenina y TGFβ–SMAD2/3. Cuando bloquearon estos sistemas, la capacidad organizadora del tejido disminuyó.
El equipo también elevó artificialmente la actividad de dos ligandos de la familia TGFβ presentes cerca del blastoporo. Según los resultados publicados en Nature, esta intervención provocó ramificaciones de la faringe y bocas ectópicas en el 57% de los embriones de ctenóforo examinados.
Esto sugiere que el organizador no depende únicamente de una posición concreta dentro del embrión. Las células de esa región liberan señales capaces de alterar el destino y la organización espacial de los tejidos cercanos.
Los autores interpretan esta coincidencia entre ctenóforos, cnidarios y vertebrados como una homología profunda: una maquinaria ancestral heredada por linajes que después desarrollaron cuerpos radicalmente distintos.
Una pista sobre cómo aparecieron los primeros cuerpos animales
Los organismos unicelulares pueden modificar su comportamiento a medida que pasa el tiempo, pero construir un animal exige algo adicional: diferentes células deben asumir funciones distintas según el lugar que ocupen.
El organizador podría haber sido una de las innovaciones que permitió esa transición. En lugar de que todas las células siguieran únicamente una secuencia temporal, algunas comenzaron a emitir instrucciones espaciales para indicar dónde construir una boca, un eje corporal u otras estructuras.
Según proponen Kremnyov y sus compañeros, este sistema pudo contribuir al paso desde los parientes unicelulares de los animales hasta los primeros embriones multicelulares organizados. Nature describe el hallazgo como una pista relevante sobre el surgimiento de los animales, aunque no como una resolución definitiva del problema.
Todavía faltan piezas importantes. No se ha demostrado que las esponjas posean un organizador equivalente y la posición exacta de los ctenóforos en la base del árbol animal continúa siendo objeto de debate. Tampoco fue posible realizar el trasplante inverso, desde la anémona hasta el ctenóforo, debido a las diferencias físicas entre sus embriones.
El experimento, por tanto, no reconstruye por completo el nacimiento de los animales complejos. Pero muestra que criaturas separadas por una inmensa distancia evolutiva todavía conservan células capaces de intercambiar una instrucción elemental: aquí debe comenzar un nuevo cuerpo.
