Los diferentes organismos modelo. Capítulo 6: nematodos

Caenorhabditis-elegans. Juergen Berger.
Imagen de microscopía electrónica del nemátodo Caenorhabditis elegans. Fuente: Juergen Berger / Max Planck Institute for Developmental Biology, Tübingen, Alemania

Los nematodos son gusanos de pequeño tamaño (0,1 – 2,5 mm) con un cuerpo alargado y cilíndrico, no segmentado, que presentan simetría bilateral (Gil Recio, 2016). El filo Nematoda consta de más de 25000 especies descritas, aunque se estima que podría haber hasta un millón de especies, siendo el cuarto filo más grande del reino Animalia (Khan, 2017). Se han adaptado prácticamente a cualquier ecosistema, encontrándose en agua salada y dulce, en tierra en regiones tropicales, polares e incluso en alta montaña. Casi la mitad de los nematodos son parásitos, incluyendo especies patógenas para el ser humano (Gil Recio, 2016).

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Imagen donde se ven las tres capas embrionarias dentro de la Gástrula

Los nematodos son animales triblásticos (Gil Recio, 2016), es decir, durante su desarrollo embrionario se diferencian tres capas embrionarias: endodermo, ectodermo y mesodermo. Estas capas darán lugar a los tejidos y órganos de los animales adultos. En cambio, los Diblásticos solo presentan las dos primeras capas embrionarias. Esta es una forma de clasificar a los animales en función de su desarrollo embrionario.  Una característica principal y que les diferencia de otros filos de gusanos es que son psudocelomados. Esto significa que su mesodermo invade parcialmente el blastocele (cavidad que se genera durante la blastulación) durante el desarrollo embrionario quedando reducido a espacios intersticiales (Khan, 2017).

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Procesos de segmentación, blastulación y grastulación durante el desarrollo embrionario.

La alimentación de estos animales va a depender de si son parásitos o  son formas de vida libre. Las especies de vida libres se alimentan de diversos materiales, incluyendo algas, hongos, pequeños animales, materia fecal y restos de otros animales. Estas especies tienen un papel importante en procesos de descomposición. Entre las especies parásitas, las enfermedades más destacadas causadas a los humanos son: la anisakiasis, la triquinosis, la anquilostomiasis y la elefantiasis (Gil Recio, 2016).

Caenorhabditis elegans

El nematodo Caenorhabditis elegans es considerado un organismo modelo en investigación desde 1960. Este organismo tiene gran importancia en diversos campos como: neurobiología,  biología del desarrollo , genética, toxicología biomédica, neurociencia y en el estudio del cáncer entre otros. Esto se debe a que posee genes, vías y proteínas homologas a las del ser humano. Además en esta especie se descubrió la muerte celular programada (Parada et al, 2017).

C. elegans es un gusano diminuto del suelo, de poco más de un milímetro. Se alimenta de microorganismos y micronutrientes. Es un gusano pluricelular en forma de tubo alargado. Su cuerpo, al igual que el de los nematodos, esta recubierto por una cutícula exterior. No presenta ojos, pero tiene cierta capacidad de percibir intensidades luminosas. Además, dado que su cuerpo es transparente, se puede visualizar con microscopía diferentes procesos biológicos (Valls, 2011).

Las características que lo hacen importante como organismo modelo son las siguientes: un genoma bien caracterizado, facilidad de mantenimiento, pequeño tamaño, posibilidad de mantener en condiciones de laboratorio mediante una dieta de E. coli (muy económico), un ciclo de vida corto (3 días), gran numero de crías (más de 300), y la simplicidad a la hora de estudiarlo, ya que los adultos hermafroditas tan solo tienen 959 células sómaticas (Parada et al, 2017).

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REFERENCIAS

Gil Recio, C. (2016). “Nematodos, características y ejemplos”. Revista digital sobre animales y mascotas. naturaleza y Turismo. [online]. Disponible en: https://invertebrados.paradais-sphynx.com/nematodos/nematodos-caracteristicas.htm [Último acceso: 19 Abr. 2020].

Khan (2017). “Reino Animalia: Phyla Rotifera, Nematoda y Annelida”. Khan academy. Disponible en: https://es.khanacademy.org/science/biologia-pe-pre-u/x512768f0ece18a57:reino-animalia-y-sus-caracteristicas/x512768f0ece18a57:animalia-clasificacion/a/reino-animalia-phyla-rotifera-nematoda-y-annelida [Último acceso: 19 Abr. 2020].

Parada, L.; Gualteros, A.; Sanchez, R. (2017). Caracterización fenotípica de la cepa N2 de Caenorhabditis elegans como un modelo en enfermedades neurodegenerativas. NOVA 15 (28): 69-78.

Valls, L. (2011). “Seres modélicos. Entre la naturaleza y el laboratorio”. CSIC. [online] Disponible en: http://seresmodelicos.csic.es/ [Último acceso: 19 Abr. 2020].

Los diferentes organismos modelo. Capítulo 1: Introducción

Organismos modelo.
Collage de algunos organismos modelos. Imagen A: virus bacteriófago Fago T4 / Gónzales, C.; Imagen B: Echerichia coli / Geralt. 2013; Imagen C: Observación en fresco (levaduras vivas) por microscopía óptica por contraste Nomarsky de una cepa de Saccharomyces cerevisiae / Dr. A.V. Carrascosa. Instituto de Investigación en Ciencias de la Alimentación CIAL (CSIC-UAM). Imagen D: Arabidopsis thaliana / Universidad de Iowa. Departamento de biología. E. Jefferson St.; Imagen E: imagen de microscopía electrónica del nematodo Caenorhabditis elegans /Juergen Berger, Max Planck Institute for Developmental Biology, Tübingen, Alemania Imagen F: Drosophila melanogaster / AlexWild. Stock de laboratorio en la Universidad de California, San Diego.; Imagen G: Danio rerio / ESD. 2002.; Imagen H: Mus musculus / Greenaway, F.; Collage por Gómez, M. 2018.

La Teoría del Ancestro Común está basada en una teoría del naturalista Charles Darwin. Esta teoría explica cómo cambian las especies a partir de un antepasado común, adaptándose a las condiciones del medio ambiente (Alzabe, 2015). Durante la evolución, las propiedades fundamentales que componen a un ser vivo se han mantenido inalteradas. No obstante, la evolución ha dado lugar a una amplia diversidad de seres vivos. Dado que hay una gran diversidad pero que existen similitudes entre las diferentes especies, se han utilizado organismos modelos para estudiar diferentes aspectos de la biología celular y molecular.

Árbol filogenético de la vida
Árbol filogenético de la vida / Roll, R. 2007

La clasificación de los seres vivos se divide en tres reinos: Archea, Bacteria y Eukarya. Los dos primeros son organismos procariotas, mientras que Eukarya corresponde a los organismos eucariotas. El árbol filogenético demuestra que todos los seres vivos tenemos un grupo de ancestros en común. En las etapas más tempranas del desarrollo de la vida en nuestro planeta, tuvo lugar un mayor intercambio de material genético entre los primeros organismos que surgieron, constituyendo las bases de las futuras especies (Neyoy, 2014).

Gracias a los organismos modelo, la comunidad científica ha podido recopilar gran cantidad de información, ya que proporcionan datos valiosos para el análisis del desarrollo humano, regulación génica, enfermedades y procesos evolutivos. Sin embargo, las investigaciones centradas en estos organismos plantean cuestiones científicas y filosóficas. Estos seres vivos seleccionados representan una ínfima fracción de la biodiversidad que encontramos en el planeta. Por tanto, se debe asumir que la información recopilada de estos organismos se puede extrapolar al resto de organismos considerando un origen común (Valls, 2011).

A la hora de seleccionar los organismos modelo con los que se realizaran los diferentes experimentos de un estudio científico, se deben tener en cuenta varias características que aportan ventajas a los investigadores. Las tres principales características que un organismo debe presentar para ser útil en un laboratorio son su abundancia, su facilidad para criar o cultivar y su facilidad de manipulación en el laboratorio; así como otras características distintivas como embriones de gran tamaño, un linaje celular fijo, transparencia, etc (Valls, 2011).

Como ya he dicho, debido a la diversidad de complejidad entre los seres vivos de los diferentes reinos hubo la necesidad de establecer un abanico de organismos modelo para hacer posible el estudio de una amplia gama de características biológicas (Da Silva, 2017). Entre ellos destacan:

  • En los virus se utilizan virus bacteriófagos como el Fago T4.
  • En los procariotas destaca la bacteria Escherichia coli.
  • En los eucariotas encontramos varios organismos modelos como:
  • Levaduras: Saccharomyces cerevisiae.
  • Plantas: Arabidopsis thaliana.
  • Nematodos: Caenorhabditis elegans.
  • Insectos: Drosophila melanogaster.
  • Peces: Danio rerio.
  • Mamíferos:Mus musculus.

En esta serie de artículos os iré hablando concretamente de estos organismos modelo. Si conocéis algún otro que no esté en esta lista, y queréis que os dé información sobre él, escribidlo en los comentarios.

Para leer el siguiente capítulo: capítulo 2.

REFERENCIAS

Alzabe, R. (2015). “La idea de un ancestro común”. BIODIVERSIDAD. Disponible en:http://biodiversidadorigen.blogspot.com.es/2015/08/la-idea-del-ancestro-comun.html [Último acceso: 15 Ene. 2018]

Da Silva, I. (2017). “Organismos Modelo”. Knoow.net. Disponible en: http://knoow.net/ciencterravida/biologia/organismos-modelo/ [Último acceso: 15 Ene. 2018]

Neyoy, C. (2014). “Organismos modelos en biología”. Apuntes de biología molecular. Disponible en: http://apuntesbiologiamol.blogspot.com.es/2014/03/organismos-modelo-en-biologia.html [Último acceso: 15 Ene. 2018]

Valls, L. (2011). “Seres modélicos. Entre la naturaleza y el laboratorio”. CSIC. Disponible en: http://seresmodelicos.csic.es/ [último acceso: 15 Ene. 2018]