La regeneración de tejidos, partes de cuerpos o
cuerpos completos es un hecho biológico al que, ya sea mediante la
cultura popular, o el acercamiento a la historia natural (o,
simplemente, has caído en la cuenta viendo cómo tus heridas curan),
toda persona ha tenido múltiples accesos y experiencias a lo largo
de su vida. El icono popular de los últimos 50 años con respeto a
la regeneración es el T-1000 de la película terminator 2: el
juicio final (James
Cameron, 1991): un
prototipo de agente exterminador muy superior en sus características
al T-800 (inolvidablemente interpretado por Arnold
Schwarzenegger)
que es capaz de defender su cuerpo para adaptarlo al aspecto físico
de cualquier humano o cualquier objeto y que es capaz de regenerar
por completo partes de su cuerpos (o el cuerpo entero) tras daños en
el mismo. Skynet
sabía
lo que hacía.
Otras
personas pueden tener como referencias más cercana la mitología
griega.
Ya desde la Grecia clásica, previa a la hegemonía ateniense
(S.VI-V a.n.e.), la mitología griega incluía la regeneración como
parte explicativa en sus mitos: Prometeo
fue condenado por Zeus
a
que un águila devorándose
su hígado cada día y, cada noche, este le volvería a crecer.
Prometeo había engañado
a Zeus y había robado el fuego que permitía calentarse a la
humanidad. Hidra,
ese monstruo acuático de múltiples cabezas serpentinas y de aliente
venenoso, tenía la capacidad de regenerar 2 cabezas por cada una que
perdía o le era cortada. La regeneración, como vemos, es algo
culturalmente antiguo.
Pero, además de por la cultura popular, la mayor
parte de las personas tenemos contacto con la regeneración a través
de nuestras heridas curadas o de animales muy conocidos que son
capaces de regenerar partes de su cuerpo, como las lagartijas. ¿Quien
no se ha quedado fascinado alguna vez en su vida con la habilidad de
muchos pequeños lacértidos, que pueblan las hendiduras rocosas y
los llanos, para autotomizar su cola (precisamente, esta parece ser
la función más probable de este comportamiento y la razón última
de su evolución, pero no olvidemos que no es más que una hipótesis:
el hecho es que el lacértido autotomiza su cola y sabemos que esto
ha evolucionado pero, como veremos, hay otros factores evolutivos,
como el origen de la capacidad de regenerar la cola, que no pueden
disociarse de este hecho y que complican la explicación de un hecho,
aparentemente sencillo, como es que una lagartija pierda su cola para
distraer a un potencial depredador)?
Pero
el primero en plantearse el problema de la regeneración de forma
científica fue Abraham
Trembley (1710-1784)
que, en 1736, habiendo estudiado matemáticas primeramente en Ginebra
y habiendo estudiado para preceptor de los Países
Bajos, fue contratado por el Conde de Bentinck (en una localidad
cercana
a La Haya) para tutorizas a sus hijos y, gracias a este trabajo, pudo
dedicarse a ampliar sus conocimiento en áreas de su interés, como
era el caso de la zoología. En la finca del conde encontró hidras
(22 años después Linneo
las
clasificaría como hidras, efectivamente, género Hydra,
en su colosal Systema
naturae)
en el riachuelo que la atravesaba y comenzó a estudiarlas. Se dio
cuenta de la increíble
capacidad de regeneración que tenían y, ya desde este trabajo de
Trembley, quedó patente que regeneración y reproducción asexual
eran dos conceptos que presentaban ligazones difíciles de desenlazar
y separar. Trembley estudió, además, la reproducción de protozoos,
haciéndoles incluso incisiones y fisiones para ver cómo se
recuperaban (¡Estamos hablando del S.XVIII!). Descubrió, así, que
podían regenerarse y reproducirse con esta estrategia.
El
siguiente que se topó con la regeneración en el mundo animal fue el
naturalista, zoólogo y botánico Peter
Simon Pallas (1741-1811).
Después de estudiar en las universidades de Halle y Gotinga, viaja a
La Haya y a Londres donde conoce a dos de los más grandes zoólogos
de la historia de la ciencia: George
Cuvier y
Thomas Pennant.
Gracias a su influencia y a la experiencia que pudo adquirir de ellos
(y las publicaciones científicas que ellos le apadrinaron) a los 37
años fue contratado por Catalina
II de
Rusia para la Academia de las Ciencias de San Petesburgo como
profesor y, entre 1769 y 1774 dirigió una expedición a Siberia para
recoger especímenes biológicos, estudiar el río Amur, el Mar
Caspio, el lago Baikal y los Urales (toda una expedición). Durante
esos trabajos estudió los turbelarios
que habitaban los medios acuáticos. Para él eran animales “nuevos
y oscuros” y con increíbles propiedades regenerativas.
Pero
quien realizó un estudio más exhaustivo sobre la regeneración y la
situó en el imaginario científico europeo fue el gran Lazzaro
Spallanzini
(1729-1799),
un naturalista, matemático, físico y dacerdote católico que
ejerció en tres universidades a la vez como profesor, a cada cual
más prestigiosa en la época: Reggio-Emilia, Modena y Pavía. En
esta última fue director del Museo de Historia Natural, donde
investigó el poder regenerativo de los anfibios: describió cómo
los renacuajos de anuros podrían regenerar sus colas y los urodelos
(tanto salamandras y tritones adultos, como fases larvarias) eran
capaces de regenerar la pérdida de mandíbulas, extremidades, colas
y ojos. Spallazzini
se interesó por
múltiples aspectos de la ciencia y, en concreto, de la biología.
Era una persona poco constante en sus investigaciones, pero muy
audaz. Fue capaz de adentrarse experimentalmente en el origen de la
vida, y la generación expontanea (a través de sus experimentos con
anfibios se preguntó por qué el ser humano no podía regenerar sus
miembros perdidos), abriendo el camino a Louis
Pasteur,
y demostrando efectivamente que un aumento en los tiempos de
calentado de caldos de carne y un buen sellado de los recipientes,
evitaban el crecimiento microbiológico (cuestión que Pasteur
terminaría demostrando definitivamente poco
después din necesidad de sellar los recipientes: tan solo
retorciendo y estrechando la boca de los recipientes de cristal
gracias a buenos sopladores de vidrio, de forma que los caldos
calentados ya no podían contactar con los microbios del aire, pero
si con el aire en si). También Spallanzini trabajó sobre la
fecundación: en 1780 y, a lo largo de esa década, realizó el que
se considera como el primer trabajo experimental de fecundación in
vitro al
poner en contacto esperma y óvulos de rana y, después, observar
todas las fases que pudo (con las técnicas del S. XVIII) del
desarrollo embrionario. Y no se quedó ahí. Fue un paso más allá a
la hora de demostrar la “importancia” del esperma en la
fecundación al “inyectar” con una jeringa llena de esperma de
perro, la vagina de una hembra en celo, consiguiendo que se quedara
embarazada. Este hecho abrió las puestas al cirujano inglés John
Hunter para
que, en 1790, probara esta misma técnica en humanos. Los resultados
fueron mucho más pobres. A Spallanzini en estas fechas aún le
quedaban 9 años de vida ¡Y nunca paró de investigar y conocer!
Estudió el posible origen fisiológico de la excelente orientación
de los murciélagos en la oscuridad (llegó a obturar los canales
auditivo con una pasta densa y observó el efecto sobre su
orientación. Descubrió así que esto los desorientaba, postulando
que el secreto de la buena orientación en quirópteros estaba en el
oído interno. Hubo que esperar al S. XX para descubrir la verdadera
naturaleza de su secreto: la ecolocalización); también se interesó
en el secreto de la buena orientación nocturna en lechuzas (postuló
que los ojos, grandes y complejos, jugarían un importante papel pero
se sorprendió que se desorientaran por completo al dejarlas en la
más absoluta de las oscuridades. No pudo, esta vez, sospechar que el
secreto también se escondía en el oído de estas aves). También se
interesó por la fisiología de la digestión humana. En el siglo
XVIII se pensaba que era un proceso puramente físico, cosa que el
sospechaba, al menos, incompleta. Llegó a realizar experimentos
totalmente extrambóticos e irracionales, poniendo su vida en juego:
ingirió sacos de una tela muy fuerte rellenos de pan masticado,
postulando que en el estómago existirían sustancias químicas
capaces de deshacerse de él y de mantener entacto el saco.
Efectivamente ocurrió eso, pero Spallanzini no se quedó ahí: tragó
pequeños rodamientos de madera y tubitos de metal con alimentos en
su interior y envueltos en gasas. El objetivo era observar hasta
donde podía llegar la digestión química. Algunos de esos elementos
nunca llegaron a salir del cuerpo de Spallanzini. Por último, este
increíble científico mostró interés por la geología volcánica
y, antes de fallecer, realizó algunos estudios sobre la vulcanología
en el sur de Italia.
El
científico contemporáneo que más ha hecho por el estudio de la
regeneración, y cuyo estudios merecieron un premio nobel de medicina
y fisiología, fue Thomas
hunt Morgan (1866-1945),
un genetista y biólogo del desarrollo que dedicó buena parte de su
vida al estudio de esta propiedad de los metazoos y que estableció
la primera taxonomía racional de los diferentes tipos de
regeneración que el mundo animal ofrece. Esta tipología es
completamente actual y sirve para comprender la distribución de la
propiedad dentro de los metazoos y preguntarnos acerca de su posible
origen evolutivo (cuestiones estas que abordaremos en la siguiente
entrada del blog). T.H. Morgan distinguió dos grandes tipos de
regeneración (1).
La
Morfolaxis
es
un término que acuñó en 1898 y que describe
la regeneración que ocurre en ausencia de proliferación celular y
que suele implicar, además, un proceso de remodelación y
reorganización de las células preexistentes. El ejemplo clásico de
morfolaxis
es el género Hydra.
Abraham
Trembley ya demostró, grosso
modo, que
esto ocurría en Hydra,
pero
Morgan lo observó más detalladamente
y lo generalizó a otros organismos. La
Epimorfosis
describe
la regeneración que ocurre en presencia de proliferación celular y
puede darse por dos tipos de procesos: por un proceso
de proliferación celular
ablastémica (sin
aparición del blastema de regeneración. Ahora veremos lo que es) o
por un proceso
blastemático.
A su vez, la proliferación celular ablastemática ocurre de 3 formas
distintas: por transdiferenciación del tejido circundante a la
lesión o amputación (es decir, la transformación de un tipo
celular existente en otro para dar lugar a la estructura regenerada:
un fibroblasto del tejido conectivo deriva en tejido nervioso, por
ejemplo), por desdiferenciación y proliferación celular (un
fibroblasto retorna a formas celulares menos especializadas o, en
otras palabras, más pluripotencial, y prolifera para poder dar
lugar, posteriormente, por diferenciación celular, a todos los tipos
celulares necesarios para la regeneración) y, por último, la
regeneración ablastemática puede darse por proliferación directa
de células pluripotenciales preexistentes en el tejido (1).
Después
de esta “conceptorrea” complicada me gustaría tranquilizar a mis
lectores: todo esto se comprende dejando claro que es el blastema
de regeneración (Fig.
1).
Comprendiendo esta estructura morfogenética, se comprende la
regeneración y se puede uno preguntar cómo llegó a evolucionar.
Es una estructura especializada similar, en su histología y
organización celular, a los botones germinales que dan lugar a las
extremidades en los embriones en desarrollo de los Cordados.
Está compuesto por dos compartimentos o regiones bien diferenciados:
I)
una capa superficial de células de origen epitelial que recubre toda
la estructura, y II)
una masa celular indiferenciada, de origen mesenquimática (es decir,
que en el embrión deriva de la tercera capa embrionaria –el
mesodermo– y que en el blastema de regeneración se crea a partir
de células pluripotenciales que derivan en algo similar al
mesodermo). Es una capa poco organizada y embebida en una matriz
extracelular fundamentalmente conectiva. Dentro de la capa hay
células en distintos estados de diferenciación (completamente
diferenciadas, células desdiferenciandose del antiguo tejido y
células que han proliferado y se están diferenciando).
Figura
1.
Blastema de regeneración. A)
Regeneración en Xenopus
laevis.
Los puntos azules indican el punto de amputación de la cola. El
blastema se ha generado a partir de esa demarcación. B)
Se muestra la detección, mediante el uso de un anticuerpo contra la
histona H3 (anticuerpo que suelo puede unirse a la histona cuando
esta se libera del DNA durante la mitosis), de la mitosis celular en
el blastema. Se muestra que la mitosis está confinada a la zona
cercana a la amputación. C-D)
zona epitelial y subpepitelial. La celulas parecen migrar ya que
muestran unos marcados pseudópodos. En la zona no hay mitosis. E-F)
zona
cercana a la amputación muestra la mayor concentración de mitosis.
La flecha blanca marca una telofase. G)
representación canónica esquemática de un blastema de regeneración
(1).
En la siguiente entrada del blog explicaremos el posible origen
evolutivo de la regeneración, las hipótesis acerca del mismo y los
cambios en la forma de interpretar la evolución que se pueden ver
gracias a esta interesante propiedad de los metazoos. Gran parte de este ensayo está basado en el artículo de Alejandro Sánchez Alvarado (1), uno de los biólogos moleculares y del desarrollo más prolíficos y afamados de nuestros tiempos.
REFERENCIAS:
- Sánchez Alvarado, A. (2000). Regeneration in the
metazoans: why does it happen?. Bioessays, 22(6),
578-590.
