Una fórmula matemática descifra cómo se forma el cuerpo

Agencia Materia

Era agosto de 1952 y los aliados an saboreaban su victoria en la II Guerra Mundial. Mientras,Alan Turing, el hombre que haba salvado miles de vidas al descifrar el cdigo secreto de comunicacin de los nazis, el padre de la informtica actual y el pionero de la inteligencia artificial, estaba viviendo un infierno. Un tribunal le haba condenado a la castracin qumica por ser homosexual, un delito en Reino Unido en aquella poca. Su cuerpo de corredor de maratones se haba hinchado hasta la deformidad con aquel tratamiento forzoso para aniquilar su deseo sexual. Su cerebro, en cambio, segua bullendo con ideas excepcionales que marcaran la tecnologa y la ciencia muchas dcadas despus.

En aquellos das Turing public un estudio en el que abordaba uno de los procesos ms desconocidos y fundamentales de la vida: cmo un embrin forma las diferentes partes de un cuerpo nuevo. Ese proceso, llamado morfognesis, tambin lo gobernaba un lenguaje oculto, una programacin que indicaba a clulas idnticas cundo y dnde hacer un brazo, un rin, un cerebro y as hasta dar lugar a un nuevo ser vivo. Turing public un estudioasegurando que ese proceso est gobernado por un patrn, una red de interacciones que pas a llamarse patrn de Turing o sistema de Turing.

Las rayas en la piel de una cebra, las manchas de un leopardo, los tentculos de ciertos animales, la forma de algunas hojas podan deberse a este programa oculto ayudado por unos pocos productos qumicos. Turing lo describi con frmulas matemticas. Su propuesta fue muy bien recibida en los reducidos crculos matemticos de la poca, pero ignorada por el resto del pblico. Dos aos despus, desbordado por su desgracia, Turing se suicid comiendo una manzana envenenada.

Este ao, cuando se cumplen 60 aos de su muerte, un estudio demuestra que Turing tambin tena razn en lo referente al embrin. El trabajo, publicado enScience, seala queun patrn de Turing gobierna la formacin de los dedos en los primeros das de desarrollo. Es algo que se vena proponiendo desde 1979 pero que nadie haba logrado confirmar.

Puede decirse que Turing descifr el cdigo de cmo el cuerpo fabrica sus propias partes

Uno de los objetivos de Turing era encontrar la forma ms simple de interaccin entre dos molculas que tuvieran una funcin determinada, explica aMateria James Sharpe, investigador del Centro de Regulacin Genmica de Barcelona y coautor del estudio. Un embrin temprano, por ejemplo, est hecho de clulas idnticas, as que, cmo aprenden a formar las diferentes partes del cuerpo, cmo rompen la homogeneidad para formar cosas diferentes?, pregunta.

EL DIBUJO DE UNA MANO

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La clave est en el patrn descrito por Turing. Este hace que unos pocos productos bioqumicos se compenetren para formar patrones, dibujos, formas. En 2010 se demostr que patrones de Turing como estos determinan la pigmentacin de la piel de ciertos peces y la distribucin de los folculos del pelo y las plumas en embriones de ratn y pollo. Pero, hay ms patrones ocultos? Una de las formas de abordar el problema era estudiar la formacin de los dedos. Esta puede responder a un patrn que, en general, ejemplifica cmo una masa informe de clulas iguales se hacen diferentes para formar un rgano o una extremidad. La idea de que un patrn de Turing gobierna este proceso no se haba confirmado por dos razones. Primero, nadie haba construido un modelo informtico que reprodujese al detalle la formacin de los dedos siguiendo un patrn. Segundo, no se conocan las molculas responsables de hacerlo.

El trabajo publicado hoy desvela tres protenas responsables del patrn de los dedos: Bmp, Sox9 y Wnt, producidas por tres genes. Este grupo produce un dibujo alterno: dedo, espacio, dedo, espacio y as cinco veces hasta formar una mano en dos dimensiones. Este proceso dura apenas unas seis horas y al finalizar puede observarse el patrn de cinco rayas que se convertirn en los dedos de una mano, explica Sharpe.

El equipo admite que puede haber ms molculas involucradas pero estas tres son fundamentales. Cuando se las desactiva, los embriones desarrollan polidactilia, es decir, nacen con ms dedos de lo normal. Esto es un problema muy comn que se da en uno de cada 500 nacimientos y la otra teora vigente sobre cmo sucede este proceso, llamada informacin de posicin, no puede explicar la causa de este problema, resalta Sharpe. Su equipo cree que este mismo patrn de Turing gobierna la formacin de dedos en todos los tetrpodos, el gran grupo de animales vertebrados con cuatro extremidades al que pertenecemos los humanos. Puede decirse que Turing descifr el cdigo de cmo el cuerpo fabrica sus propias partes, resalta Sharpe.

En otro artculo complementario enScience, Aime Zuniga y Rolf Zeller, expertos en gentica del desarrollo de la Universidad de Basilea, Suiza,aportan una opinin independiente sobre el estudio. El prximo reto, dicen, ser determinar si hay otros mecanismos de Turing que coordinen la formacin de dedos con el de otros tejidos de las extremidades como tendones, ligamentos y la anatoma musculoesqueletal.

La principal aplicacin de este hallazgo ser en el campo de la medicina regenerativa, concretamente, en el reemplazo de tejidos daados, seala Sharpe. El debido reconocimiento al genio britnico lleg demasiado tarde. Su sentencia por homosexual pes sobre l durante dcadas despus de su muerte.La mismsima reina de Inglaterra tuvo que interceder con una orden real para retirarla, a finales del ao pasado. Tal vez el mayor reconocimiento se lo est haciendo ahora la ciencia, al apuntar que sus ideas pueden seguir impulsando el conocimiento dentro de aos o incluso dcadas.