Mosca Drosophila Melanogaster

A partir de un medio indeterminado se forma una estructura definida bien sea física, química o biológica, esto es lo que se conoce como morfogénesis. A partir de este concepto básico, el grupo de investigación de Fenómenos no-Lineales de la Universidad de Sevilla ha llevado a cabo un estudio para determinar cómo se forman los ocelos de la mosca Drosophila Melanogaster en su fase temprana. Los ocelos son pequeñas estructuras fotorreceptoras presentes en muchos animales, que funcionan como órganos de la visión. El término ocelo procede del latín oculus (ojo) y literalmente significa «ojito».

“En un tejido indiferenciado compuesto por células idénticas y sin función específica, una o más señales (normalmente moléculas difusivas) son capaces de generar que distintos grupos de células se comporten de forma diferente, creando patrones funcionales en el tejido que dan lugar a los órganos. Este comportamiento es posible plasmarlo mediante el uso de ecuaciones matemáticas que nos ayudan a comprender estos complejos procesos”, explica el responsable de este grupo de investigación, el catedrático de Física de la Universidad de Sevilla Antonio Córdoba Zurita.

La formación de los ocelos viene dirigida por una molécula difusiva (Hedgehog – Hh) cuyo gradiente de concentración a lo largo del tejido determina distintos comportamientos celulares. De este modo encontramos que en zonas de mayor concentración de Hh, las células responden transcribiendo masivamente el gen engrailed (en). Éste se comporta como un represor de la vía de señalización que expresa los llamados genes de determinación retinal (eyes absent – eya y sine oculis – so), impidiendo de esta forma el desarrollo de los ocelos. Sin embargo, en localizaciones con concentraciones de Hh intermedias, en no se expresa, de modo que eya y so no son reprimidos y la formación de los ocelos tiene lugar. Por último observamos que en lugares de baja concentración de Hh, aunque en no está presente, los genes de determinación retinal no aparecen debido a la acción represora del gen homothorax (hth), quien, digamos, gana la batalla sólo en estas regiones debido a la baja concentración de Hh.

Como se puede observar, la formación del patrón del complejo ocelar viene determinado por el comportamiento de una red compleja dependiente de concentraciones moleculares. En este extenso estudio determinamos que esta red de regulación es estable frente a perturbaciones, demostrando que la mosca es capaz de desarrollar los ocelos aún encontrándose sometida a diversas situaciones ambientales.

Este trabajo se inició como parte de la tesis doctoral del Dr. Daniel Aguilar Hidalgo titulada “Redes Complejas: Aplicaciones Físico-químicas y biológicas”.

En colaboración con miembros del Centro Andaluz de Biología del Desarrollo (CABD), este trabajo determina qué genes y qué función desempeña cada uno de ellos en dicho proceso, comprendiendo así el comportamiento de una red compleja a través de un método teórico basado en datos experimentales. “El estudio de las redes complejas se aplica en la biología del desarrollo en el estudio de las interacciones genéticas que tienen lugar en la formación y comportamiento de tejidos, ofreciendo también una función predictiva en el descubrimiento de nuevos genes e interacciones necesarias para que el organismo se desarrolle adecuadamente. Del mismo modo se abre la puerta al estudio de interacciones que no produzcan desarrollos correctos, pasando de la biología del desarrollo al área de estudios biomédicos”, añade Córdoba Zurita.

Situación similar se observa en la formación del ojo del ratón y del pez cebra, ambas estudiadas también por este grupo de expertos del Departamento de Física de la Materia Condensada.
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