Imagen – El Fragmento Que Reconstruye Una Cabeza
Cortar un organismo en varias partes suele significar el final de ese organismo. En algunos animales, sin embargo, puede significar el comienzo de varios procesos de reconstrucción.
Las planarias, pequeños gusanos planos que habitan principalmente ambientes acuáticos y húmedos, poseen una capacidad de regeneración extraordinaria. En determinadas especies, un fragmento suficientemente pequeño del cuerpo puede reconstruir las estructuras que le faltan hasta formar nuevamente un individuo completo.
Una porción de la cola puede desarrollar una nueva cabeza. Un fragmento de la región anterior puede reconstruir tejidos posteriores. Incluso pequeñas secciones pueden reorganizarse para recuperar la anatomía necesaria.
Lo sorprendente no es únicamente que produzcan tejido nuevo.
Es que, de alguna manera, cada fragmento debe determinar qué parte del animal conserva, qué parte ha perdido y qué necesita construir.
Un cuerpo que puede volver a organizarse
La regeneración existe en numerosos animales.
Los seres humanos podemos reparar heridas, regenerar parcialmente algunos tejidos y reemplazar continuamente determinadas células. Otros organismos poseen capacidades mucho mayores: algunos lagartos recuperan la cola, ciertos equinodermos regeneran brazos y las salamandras pueden reconstruir extremidades complejas.
Las planarias llevan esta capacidad mucho más lejos.
Algunas especies pueden regenerar prácticamente cualquier región importante del cuerpo después de una amputación. Dependiendo de la especie, del tamaño y de la zona del fragmento, partes sorprendentemente pequeñas pueden producir un organismo completo.
Eso plantea un problema biológico considerable.
Crear células nuevas no basta. Es necesario saber dónde colocarlas.
Las células que hacen posible la reconstrucción
Una de las claves se encuentra distribuida por buena parte del cuerpo de las planarias.
Son células conocidas como neoblastos.
Los neoblastos constituyen una población de células madre con una enorme capacidad de proliferación y diferenciación. Tras una lesión, participan en la producción de los distintos tipos celulares necesarios para reemplazar aquello que desapareció.
Pueden contribuir a formar tejidos como músculos, epidermis, intestino y componentes del sistema nervioso.
Pero la regeneración no consiste simplemente en activar una reserva de células.
Si una planaria pierde la cabeza, necesita producir una cabeza y no otra cola. Si pierde la región posterior, debe ocurrir lo contrario.
Las células necesitan información sobre su posición dentro del organismo.
Cómo sabe un fragmento dónde está
Aquí aparece una de las preguntas más interesantes de la biología regenerativa.
Un pequeño fragmento de planaria conserva información suficiente para reconstruir la orientación general del cuerpo. Existen redes de señales moleculares que ayudan a determinar dónde se encuentran los extremos anterior y posterior y qué estructuras deben desarrollarse en cada región.
Entre ellas se encuentran vías de señalización celular como la asociada a proteínas Wnt, fundamentales para establecer y conservar patrones corporales.
Después de una amputación, estas señales cambian alrededor de la herida.
El fragmento no empieza desde cero. Conserva una especie de mapa molecular de su posición y reorganiza ese mapa cuando desaparece una parte del cuerpo.
No existe un pequeño plano físico escondido dentro del animal.
La información está distribuida en la actividad de células, genes y señales químicas.
Primero hay que cerrar la herida
La reconstrucción tampoco ocurre inmediatamente.
Tras una amputación, la planaria debe responder primero al daño. La herida se cierra rápidamente y comienza una serie coordinada de cambios celulares.
Después aumenta la proliferación de neoblastos y se forma en la zona lesionada una masa de tejido regenerativo conocida como blastema.
A partir de allí comienzan a aparecer las estructuras faltantes.
Pero incluso esta descripción puede resultar engañosamente sencilla. Mientras crecen nuevos tejidos, los que sobrevivieron también deben reorganizarse para recuperar las proporciones del cuerpo.
Regenerar no significa añadir una pieza.
Significa reconstruir un sistema.
Una cabeza nueva necesita un cerebro nuevo
La capacidad regenerativa se vuelve todavía más llamativa cuando la lesión afecta la cabeza.
Las planarias poseen un sistema nervioso relativamente simple, pero claramente organizado. En la región anterior se encuentran concentraciones de neuronas que funcionan como un cerebro y se conectan con cordones nerviosos que recorren el cuerpo.
Cuando determinadas especies pierden la cabeza, pueden regenerar esas estructuras nerviosas.
También reconstruyen sus manchas oculares, órganos sensibles a la luz que les permiten responder a las condiciones de iluminación.
Esto convierte a las planarias en organismos especialmente interesantes para estudiar cómo las células construyen nuevamente conexiones nerviosas después de una lesión.
El desafío no consiste solamente en producir neuronas.
Hay que volver a organizarlas.
Un organismo que se renueva constantemente
Los neoblastos no entran en acción únicamente cuando una planaria es cortada.
También participan en el mantenimiento normal del animal.
Las células envejecen, sufren daños y necesitan ser reemplazadas. La población de células madre permite renovar tejidos durante la vida cotidiana de la planaria.
La regeneración extrema puede entenderse entonces como una ampliación extraordinaria de un proceso que ya ocurre constantemente.
El organismo mantiene una reserva celular capaz de responder tanto al desgaste normal como a lesiones mucho mayores.
La frontera entre mantenimiento y reconstrucción se vuelve menos evidente.
No todas las planarias regeneran igual
Hablar de “la planaria” como si todas las especies tuvieran exactamente las mismas capacidades puede llevar a una simplificación.
Existen numerosas especies de gusanos planos conocidos como planarias y sus capacidades regenerativas varían considerablemente.
Algunas pueden reconstruir un individuo completo desde fragmentos muy pequeños. Otras presentan limitaciones importantes dependiendo de la región amputada.
Estas diferencias son especialmente útiles para la investigación.
Comparar especies capaces de regenerar determinadas estructuras con otras que no pueden hacerlo permite estudiar qué mecanismos moleculares se activaron, se modificaron o se perdieron durante la evolución.
La ausencia de regeneración puede ser tan informativa como su presencia.
El problema de conservar las proporciones
Hay otro aspecto sorprendente.
Una planaria regenerada no necesita recuperar inmediatamente el tamaño que tenía antes de ser fragmentada. Lo importante inicialmente es restablecer una anatomía funcional y proporcionada.
El organismo puede reorganizar los tejidos existentes mientras produce otros nuevos.
Cabeza, sistema digestivo, músculos, órganos sensoriales y sistema nervioso deben mantener relaciones espaciales coherentes incluso cuando el fragmento original tenía proporciones completamente diferentes.
Esto revela que la forma de un animal no depende únicamente de cómo crece durante su desarrollo embrionario.
En algunos organismos, las instrucciones necesarias para reconstruir esa forma permanecen activas durante toda la vida.
Por qué la ciencia estudia a estos animales
Las planarias se han convertido en importantes organismos modelo para investigar células madre, regeneración, envejecimiento, desarrollo y organización de tejidos.
Su capacidad para reconstruirse permite observar preguntas fundamentales en condiciones difíciles de estudiar en otros animales.
¿Cómo sabe una célula qué debe convertirse?
¿Cómo reconoce un tejido que falta una estructura?
¿Cómo recupera un organismo su simetría y sus proporciones?
¿Cómo se coordinan millones de decisiones celulares para producir nuevamente una anatomía coherente?
Estas preguntas van mucho más allá de las planarias.
Comprender cómo otros animales regeneran tejidos puede revelar principios generales de la biología, aunque eso no significa que sus capacidades puedan trasladarse directamente al cuerpo humano.
La distancia biológica sigue siendo enorme.
Lectura de fondo
El cuerpo como proceso y no como objeto
La regeneración de las planarias obliga a reconsiderar una intuición muy básica: que la forma de un animal es algo que se construye una vez y después simplemente se conserva.
En estos organismos, la forma parece comportarse más como un proceso continuamente vigilado.
Las células mueren y son reemplazadas. Los tejidos cambian. Las proporciones pueden reajustarse. Y cuando una parte desaparece, el sistema puede utilizar información distribuida por el cuerpo para reconstruir aquello que falta.
La identidad física del animal no reside entonces en conservar exactamente las mismas células.
Reside, en buena medida, en conservar las instrucciones y relaciones capaces de producir una determinada organización.
Eso convierte a las planarias en algo más interesante que una curiosidad zoológica.
Un fragmento diminuto puede contener pocas de las estructuras originales y, sin embargo, conservar suficiente información biológica para reconstruir un organismo.
La materia cambia.
Las células se reemplazan.
Pero el patrón puede permanecer.