¿Por qué un embarazo humano dura nueve meses, en ratones 20 días y en rinocerontes 17 meses?

Investigadores del Laboratorio Europeo de Biología Molecular (EMBL, por sus siglas en inglés) de Barcelona han creado una biblioteca de células madre sin precedentes de seis especies de mamíferos -humano, ratón, mono, conejo, vaca y rinoceronte- para compararlas y estudiar por qué difieren en el tiempo que tardan en desarrollarse.

El trabajo, que publica hoy martes la revista Cell Stem Cell, ha sido llevado a cabo por el grupo que dirige la investigadora del EMBL Barcelona, Miki Ebisuya, que estudia desde hace tiempo por qué hay diferencias en la velocidad de desarrollo embrionario si casi todos los mamíferos siguen las mismas etapas de crecimiento para formar su columna vertebral.

Según los investigadores, la formación de los segmentos corporales que dan lugar a vértebras y costillas, denominados somitas, está controlada por un mecanismo llamado 'reloj de segmentación' y este trabajo les ha revelado que tanto el reloj de segmentación, como las historias evolutivas diferentes de los mamíferos tienen influencia en los tiempos de desarrollo entre especies.

En los humanos, el embarazo dura nueve meses, en los ratones tan solo 20 días, y en los rinocerontes hasta 17 meses y, aunque muchas especies de mamíferos pasan por las mismas etapas durante el desarrollo embrionario, la velocidad de desarrollo es diferente, entre otras cosas porque la expresión de los genes del reloj de segmentación oscila con frecuencias diferentes, por ejemplo, es de dos a tres veces más lenta en humanos que en ratones.

"El reloj de segmentación es un sistema idóneo para estudiar las diferencias entre especies", según los investigadores del grupo de Ebisuya.

Su investigación reveló hace poco que las diferencias en la velocidad de las reacciones bioquímicas son responsables de las diferencias en los relojes del ratón y el ser humano, pero para establecer si se trata de un principio general del desarrollo embrionario, los investigadores necesitaban ampliar las especies estudiadas, que hasta ahora solo eran el ser humano y el ratón.

Por eso, el grupo de Ebisuya, en colaboración con investigadores de Europa, Japón y EE.UU., ha añadido al laboratorio el reloj de segmentación de cuatro nuevas especies de mamíferos: mono tití, conejo, vaca y rinoceronte.

Los investigadores han recogido células madre embrionarias y pluripotentes inducidas de estos cuatro animales, que se han sumado a la biblioteca ya existente de humano y ratón, para constituir una plataforma general que permite comparar procesos de desarrollo.

"Queríamos crear una plataforma de células de varias especies de mamíferos para estudiar por qué su tiempo de desarrollo es diferente, y para tener un abanico de diversidad lo más amplio posible, elegimos especies con pesos corporales que iban de 50 gramos a 2 toneladas, duraciones de gestación de 20 días a 17 meses y tres historias evolutivas o filogenias diferentes: primates (humano y tití), glires (ratón y conejo) y ungulados (vaca y rinoceronte)", ha detallado el investigador Jorge Lázaro.

Los científicos del EMBL han estudiado las diferencias en el reloj de segmentación de las cuatro nuevas especies para diferenciar las células madre que luego darán lugar a la columna vertebral, costillas y músculos del esqueleto.

"Es una plataforma ideal para investigar la causa de las diferencias entre especies y determinar si existe alguna relación general entre el tempo de segmentación y las características del organismo", ha destacado Ebisuya.

Aunque se sabía que la duración de la gestación, igual que muchos otros parámetros corporales, depende del peso del animal, los investigadores no han encontrado ninguna correlación entre el peso medio de cada una de las especies y el periodo de su reloj de segmentación.

Sin embargo, sí han visto que el reloj de segmentación se correlaciona con la duración de la etapa de embriogénesis, el tiempo que transcurre entre la fecundación y el final de la organogénesis, cuando se forman todos los órganos de un embrión.

Además, han descubierto que las tres diferentes historias evolutivas -primates, glires y ungulados-se corresponden con periodos del reloj de segmentación lentos, rápidos e intermedios respectivamente, lo que apunta a una relación entre el tempo de desarrollo y los grupos evolutivos.

También han descubierto que los genes relacionados con los procesos bioquímicos muestran un patrón de expresión que se correlaciona con el periodo del reloj de segmentación, lo que proporciona pistas sobre un posible mecanismo molecular subyacente a las diferentes velocidades de desarrollo entre especies.