Los peces pueden duplicar su vida útil al detener temporalmente el crecimiento de células y órganos de los embriones
Cuando se secan los estanques donde vive un pez africano, sus crías ponen sus vidas en pausa. Y ahora los investigadores tienen una idea de cómo lo hacen las criaturas.
Los embriones del killi africano turquesa (Nothobranchius furzeri) pueden detener su desarrollo durante un estado de actividad suspendida llamado diapausa. Ahora, un estudio muestra que los embriones no envejecen efectivamente en ese estado. Los análisis genéticos revelan que, para mantenerse congelados en el tiempo, los embriones ponen en espera funciones como el crecimiento celular y el desarrollo de órganos, informan los investigadores en la revista Science del 21 de febrero.
"La naturaleza ha identificado formas de detener el reloj", dice Anne Brunet, genetista de la Universidad de Stanford. Saber cómo los killis pausan sus vidas podría ayudar a los científicos a descubrir cómo tratar enfermedades relacionadas con el envejecimiento o aprender a preservar los órganos humanos a largo plazo, dice.
Las larvas de gusanos nematodos (Caenorhabditis elegans) también pueden detener el desarrollo y el envejecimiento cuando se enfrentan a la falta de alimentos o si su entorno está saturado. Sin embargo, los invertebrados, como los nematodos, carecen de muchas de las características que hacen que envejezcan otros animales, como un sistema inmunitario adaptativo. Más de 130 especies de mamíferos, desde ratones hasta osos, también tienen alguna forma de diapausa.
Los killis africanos turquesa viven en charcas en Mozambique y Zimbabwe que desaparecen durante meses durante la estación seca, dejando a los peces sin hogar hasta que vuelva la lluvia. De todos modos, para los adultos que típicamente viven solo de cuatro a seis meses, la desaparición de las charcas no representa una gran amenaza. Pero algunos embriones de killis hacen una pausa en su desarrollo durante los meses secos, hasta que las charcas se llenan nuevamente.
Imagen derecha: Los embriones de Killis (uno en la foto) pueden pausar su desarrollo durante unos meses o hasta dos años durante un estado de actividad suspendida llamada diapausa.
Los embriones de killis pueden detener su crecimiento desde cinco meses hasta dos años, igualando o incluso excediendo en gran medida su esperanza de vida adulta típica. Si los humanos pudieran hacer algo similar, una persona de 80 años podría tener una vida útil de 160 a más de 400 años, dice Brunet. Pero era desconocido si, o cómo, se protegen estos animales del envejecimiento mientras que están en ese limbo.
En el estudio, Brunet y sus colegas compararon embriones de pez killi que detuvieron su crecimiento con aquellos que pasaron por alto la diapausa y eclosionaron en adultos. La diapausa no disminuyó el crecimiento, la duración de la vida o la capacidad de reproducción de un pez adulto, una señal de que el animal no envejeció, incluso si detuvo su desarrollo durante más tiempo que su vida típica, encontraron los investigadores.
Imagen: Brunet y su equipo pusieron killis embrionarios en platos llenos de tierra para estudiar a los animales en diapausa.
Luego, el equipo analizó el modelo genético de los embriones suspendidos en la diapausa para determinar qué genes estaban activos. Si bien el joven killifish tenía en desarrollo músculos, corazones y cerebros antes de la diapausa, los genes involucrados en el desarrollo de órganos y la proliferación celular se desactivaron posteriormente. Pero se pusieron en marcha otros genes, como algunos cruciales para activar o desactivar otros conjuntos de genes.
Un gen, el gen chromobox 7, o CBX7, reprimió los genes involucrados en el metabolismo, pero activó aquellos importantes para mantener el músculo y permanecer en la diapausa, encontraron los investigadores. Los embriones sin CBX7 salieron antes de la diapausa, y sus músculos comenzaron a deteriorarse después de un mes.
Imagen: Los embriones de killis africanos turquesa ponen el desarrollo de los órganos en espera durante un estado de crecimiento suspendido llamado diapausa. Los órganos como el cerebro, los ojos y los oídos (representados en un embrión suspendido del desarrollo) ingresan a la diapausa con múltiples tipos de células, como las células nerviosas precursoras (rosa), las células gliales (azul) y las células nerviosas maduras (verde).
El nuevo estudio muestra que los embriones no esperan pasivamente por mejores condiciones ambientales: sus células coordinan las respuestas durante la diapausa que protegen a los killi del paso del tiempo. "Siempre hemos considerado este estado de diapausa como más pasivo, no pasa nada allí", dice Christoph Englert, un genetista molecular del Instituto Leibniz sobre el Envejecimiento en Jena, Alemania, que no participó en el trabajo. Pero la nueva investigación "cambia el paradigma de la diapausa como un estado pasivo y aburrido a un estado activo de no desarrollo embrionario".
Los investigadores no están seguros de cómo cosas como la temperatura podrían despertar a un killi en desarrollo para comenzar o terminar la diapausa. Pero entender lo que sucede dentro de un embrión es un paso para determinar cómo las señales externas pueden controlar cuando los animales suspenden el tiempo, dice Englert.
Artículo científico: Vertebrate diapause preserves organisms long term through Polycomb complex members
