La transmisión de información biológica podría no ser función exclusiva de los genes

Los centriolos son unos orgánulos celulares formados por múltiples proteínas y con una estructura cilíndrica. Actualmente, son objeto de muchas investigaciones porque se sabe que mutaciones en las proteínas que los componen pueden causar una amplia gama de enfermedades, como anomalías del desarrollo, trastornos respiratorios, esterilidad masculina o cáncer.

Ahora, además, investigadores de la Escuela Politécnica Federal de Lausana (EPFL), en Suiza, han constatado que los centriolos de un óvulo fecundado, procedentes siempre del padre, persisten a través de decenas de divisiones celulares en el embrión en desarrollo. Este sorprendente hallazgo plantea la posibilidad de que estos orgánulos en realidad puedan ser portadores de información. Un hecho que tendría profundas implicaciones para la biología y el tratamiento de enfermedades.

¿Qué son los centriolos?

Los centriolos son muy conocidos por su papel en la división celular, ya que aseguran que los cromosomas se transmitan correctamente de una célula a otra célula nueva (descendiente de la primera). También se encuentran en los llamados cilios, unas estructuras celulares con aspecto de pelo que tienen muchas células del cuerpo y que desempeñan diversas funciones, como la limpieza de las vías respiratorias o la regulación del balance hídrico en los órganos excretores.

Durante la reproducción, ambos progenitores aportan por igual material genético a los descendientes. El óvulo femenino aporta además la mayor parte de los orgánulos celulares (por ejemplo, las mitocondrias), mientras que los espermatozoides del varón, por su parte, donan los centriolos al embrión recién fecundado. Esto implica que, cualquier mal funcionamiento en estas estructuras, es trasladado a las primeras células embrionarias.

Pero no solo eso, han descubierto en el laboratorio de Pierre Gönczy en el Instituto de Investigación Experimental del Cáncer de la EPFL: los centriolos podrían llevar esa información errónea más allá de las primeras células a otras muchas células del embrión en desarrollo; de hecho, pueden pasarla a varias generaciones celulares.

Hallazgo en un gusano

Esto se ha descubierto gracias al gusano C. elegans, animal que comúnmente se utiliza como organismo modelo del desarrollo embrionario y de enfermedades genéticas humanas. De hecho, en esta especie pasa como en la nuestra: los centriolos sólo son aportados por las células del esperma.

El equipo de Gönczy se propuso averiguar a través del C. elegans, qué punto estos orgánulos «originales» pasaban a través de las divisiones celulares que convierten un óvulo fecundado en un embrión completamente formado, informa la EPFL en un comunicado.

Con el objetivo de realizar el seguimiento de los centriolos, los científicos utilizaron versiones genéticamente modificadas del C. elegans en las que marcaron las tres proteínas diferentes que componen estos orgánulos, con una señal fluorescente. Los gusanos machos así “etiquetados” se aparearon con hembras sin etiquetar, con el fin de rastrear específicamente los componentes de los centriolos aportados por el padre durante la embriogénesis.

Gönczy y sus colaboradores fotografiaron dichas señales fluorescentes en diferentes divisiones celulares de los embriones en desarrollo. Así fue como descubrió que las proteínas de los centriolos aportados por los padres podían persistir hasta diez generaciones de células. Los datos muestran por primera vez, por tanto, que los centriolos son notablemente persistentes en el embrión en desarrollo.

Interesantes implicaciones

Las implicaciones que este estudio tendría para la biología en general son interesantes, ya que plantea la posibilidad de que los centriolos, que persisten a través de varios ciclos celulares, pudieran ser un soporte de información no genética. Si esto se confirma, podría representar un cambio de paradigma en la forma de pensar y entender la biología de un orgánulo que ha estado presente en toda la evolución eucariota.

Por otro lado, el estudio sería valioso para la medicina. Teniendo en cuenta el número de enfermedades asociadas con los centriolos, y dado que demuestra cómo un mal funcionamiento de los centriolos puede pasar directamente del padre al embrión, podría abrir la posibilidad de innovadores enfoques de tratamiento.  

Según Pierre Gönczy, “los centriolos podrían ser el medio de una herencia unidireccional de información, con un considerable impacto en el desarrollo temprano». Su equipo investigará ahora si la persistencia excepcional de los centriolos se extiende a otros sistemas, incluyendo las células humanas.

Referencia bibliográfica:

Fernando R Balestra, Lukas von Tobel, Pierre Gönczy. Paternally contributed centrioles exhibit exceptional persistence in C. elegans embryos. Cell Research (2015). DOI: 10.1038/cr.2015.49.