Las moscas del Premio Nobel

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Las moscas del Premio Nobel

La Tierra

Las moscas del Premio Nobel

Una tarde de primavera fui a visitar a unos primos para comer una rica cecina de Yecapixtla. La mesa estaba lista en el jardín, la carnita asándose con sus nopalitos y cebollitas y su buena salsa de molcajete. Todo era felicidad hasta que aparecieron ¡moscas! Entramos en pánico para ahuyentarlas, aunque al final ellas nos ahuyentaron a nosotros y tuvimos que entrar a casa. De repente, uno de mis primos intervino: “Oye, tú que estudiaste un doctorado sobre moscas, ¿si es cierto que colgar una bolsa transparente llena de agua ayuda a espantarlas?”


La pregunta me tomó por sorpresa. En efecto, había estudiado moscas durante seis años y sin embargo no tenía idea de la respuesta. Nunca supuse si esa costumbre tan arraigada en todos los puestos de tacos callejeros del país era cierta o sólo una simple superstición, junto con otras tantas como poner un cuchillo clavado en la tierra para que no llueva, etcétera. En fin, me atreví a responder como se responde a cualquier estudiante de biología, con el clásico: “depende de la especie”. No es lo mismo toparse con estas moscas tan molestas, cuyo nombre científico es Musca domestica y que nos andan volando cuando estamos comiendo en exteriores, a encontrarnos con la simpática mosca de la fruta, que fue la que, como muchos científicos en el mundo, usé de modelo durante mis experimentos en el posgrado.


Y, sin embargo, no es regla que dos especies aparentemente distintas una de otra, sean tan dispares en cuanto a su genética, su desarrollo o incluso su comportamiento ante ciertos estímulos. Al contrario, la mosca de la fruta tiene mucho que ver incluso con lo que se ha descubierto del propio ser humano a lo largo de la historia. Tan importante ha sido su contribución a la ciencia que ha sido partícipe de cinco premios Nobel.


Pero antes de hablar de los Nobel, empecemos por conocer a nuestra protagonista: las Drosophila melanogaster, esas mosquitas que siempre andan volando cerca de tu frutero. Casi no nos detenemos a observarlas, puesto que son muy pequeñas, pero si las vemos con detalle, podremos descubrir que son fascinantes. De hecho, en tamaño alcanzan unos 3mm de largo, de tal forma que, si colocamos en fila a 6 moscas, apenas alcanzarían el diámetro de una moneda de cincuenta centavos de peso mexicano [1]. Comúnmente en estado silvestre, las reconocemos por sus coquetos ojos rojos, sus antenas, uno que otro pelito en el tórax (que llamamos quetas), dos pares de alas, dos halterios, tres pares de patas y un abdomen rayado y bien marcado, que sería la envidia de cualquier persona fit.

La elegante mosca de la fruta posando para la fotografía, también conocida como mosca del vinagre. Foto de Jesse Rorabaugh.
La elegante mosca de la fruta posando para la fotografía, también conocida como mosca del vinagre. Foto de Jesse Rorabaugh.

Sin embargo, no fue sólo por sus atrayentes ojos y elegante figura que estas moscas sedujeron a los científicos para ser estudiadas. Desde hace más de 100 años las escogieron como organismo modelo para la investigación científica [2], dado que son fáciles de almacenar (caben muchas moscas en un vial de cultivo, similar a un tubo de ensayo grueso), son baratas de mantener y reproducir (basta con un rico platanito o, en el caso del laboratorio, una “gelatina de maíz” como fuente de proteína y carbohidratos), crecen muy rápido (a 25 °C, su ciclo de vida es de diez días, desde que son huevo hasta ser una mosca adulta lista para reproducirse), su genética es simple (sólo tienen 4 pares de cromosomas), entre muchas otras bondades, como que compartimos el 60% de los genes con ellas [3]. Por esta razón, las moscas de la fruta han contribuido a varios campos de la ciencia: la genética, la inmunología, la fisiología; lo que ha llevado desde entender el funcionamiento de genes que controlan el desarrollo, nuestros ritmos circadianos, hasta desarrollar vacunas. Los cinco premios Nobel en los que participó son testigos de ello.

 

Las moscas haciendo historia

 

El primer premio Nobel lo ganó en 1933 [4] una mosca macho que tenía los ojos blancos, por ser la prueba de que los genes están en los cromosomas. La medalla y el premio se los quedó Thomas Hunt Morgan por la frustración que debió haber sentido cuando se dio cuenta de que el haber contado, criado y analizado miles de miles de moscas con ojos rojos y blancos aportaba pruebas contundentes a la teoría que él tanto había criticado: la teoría cromosómica de la herencia. Morgan demostró que los ojos blancos en las moscas macho se debían a la mutación en un gen que se encuentra en el cromosoma X (es decir que está ligada al sexo) y que esa mutación era recesiva, por lo que sólo podría observarse este fenotipo en los machos, ya que solamente tienen un cromosoma X, a diferencia de las hembras que poseen dos [6].

Drosophila melanogaster solo tiene 4 pares de cromosomas, convenientemente poquitos y útiles, pues contienen al 75% de los genes implicados en enfermedades humanas [5].
Drosophila melanogaster solo tiene 4 pares de cromosomas, convenientemente poquitos y útiles, pues contienen al 75% de los genes implicados en enfermedades humanas [5].

En 1946 vino el segundo premio Nobel [7] (también en la categoría de Medicina y Fisiología) para las moscas que le ayudaron a Hermann Joseph Müller. Y este segundo premio es un claro ejemplo de una de las “diez sencillas reglas que todo científico debe tener en mente si quiere ganar un premio Nobel” [8]: realizar tu investigación en un laboratorio de un futuro ganador del Premio Nobel. Hermann Joseph Müller trabajó en el laboratorio de Thomas Hunt Morgan [9]. Müller se valió de estudiar las características hereditarias en las moscas y el efecto de los rayos X en ellas. Sus experimentos lo llevaron a descubrir que al exponerlas a los rayos X les provocaba mutaciones genéticas y que esto era proporcional a la dosis de rayos X que les aplicaba, así como con otras radiaciones ionizantes [7]. Otro buen recordatorio para ponerte bloqueador solar periódicamente.

 

Para el tercer Nobel hay que dar un salto de casi 50 años. En 1995 [10] el premio se dividió entre cuatro: las moscas, dos científicos (Edward B. Lewis [10] y Eric F. Wieschaus [12]) y una científica (Christiane Nüsslein-Volhard [13]) “por sus descubrimientos en el control genético del desarrollo embrionario temprano” [10]. Nüsslein-Volhard y Wieschaus unieron esfuerzos para identificar los genes que determinan los ejes del cuerpo y la formación de los segmentos en el huevo fertilizado de la mosca. Lewis, por su parte, estudió los genes homeóticos, los cuales regulan el desarrollo de los segmentos del cuerpo de la mosca. Se interesó de forma particular en la mutación que origina a la mosca de cuatro alas. La mutación en estos genes provoca que se duplique el tercer segmento toráxico de la mosca y, en consecuencia, desarrolle un segundo par de alas. Esto lo llevó a proponer el principio de colinearidad, es decir, que los genes están acomodados en los cromosomas en el mismo orden en el que controlan los segmentos del cuerpo; en otras palabras, los genes que controlan el segmento de la cabeza se acomodan primero en el cromosoma, posteriormente los de la región toráxica y al final los genes que controlan el desarrollo de la región posterior o abdominal de la mosca [14].

 

Estos descubrimientos encendieron la curiosidad de los científicos de la época, al grado de que ahora sabemos que los genes que guiaban este proceso en moscas son el mismo grupo que guía el proceso en humanos y otros vertebrados, dado que los mecanismos genéticos que controlan el desarrollo temprano en los organismos multicelulares se han conservado durante la evolución. Todo esto ha ayudado incluso a explicar el origen de algunas malformaciones congénitas en humanos.

 La mosca de 4 alas es la musa que nos inspira a muchos científicos que a la fecha, seguimos interesados en el estudio de la regulación de los genes homeóticos.
 La mosca de 4 alas es la musa que nos inspira a muchos científicos que a la fecha, seguimos interesados en el estudio de la regulación de los genes homeóticos.

Estos tres primeros premios están relacionados con la genética, pero el cuarto sería de un tema distinto y es un buen ejemplo de la versatilidad en el uso de la mosca de la fruta como organismo modelo para la investigación científica.

 
En menos de quince años las moscas ganan otro premio Nobel de Fisiología y Medicina. En 2011 el premio se dividió entre tres personas [15] por dos descubrimientos relacionados con el sistema inmunitario: Bruce A. Beutler y Jules A. Hoffmann se llevaron un cuarto del premio, cada uno por “sus descubrimientos relacionados con la activación de la inmunidad innata”, y la otra mitad del premio se la llevó Ralph M. Steinman por “su descubrimiento de la célula dendrítica y su papel en la inmunidad adaptativa”. En este premio las moscas colaboraron con sólo uno de los tres galardonados, Jules A. Hoffmann, y sentaron las bases para responder la pregunta de cómo nuestro sistema inmune sabe cuándo debe defenderse de bacterias o virus.

 

Hoffmann usaba moscas con mutaciones a las que infectaba con bacterias u hongos; encontró unos receptores encargados de identificar patógenos y de desencadenar una reacción para protegerse de ellos. Sin estos receptores las moscas eran incapaces de defenderse de una infección y morían. Un par de años después, Beutler encontró unos receptores muy similares a los de las moscas, pero en un ratón, y demostró que estos receptores son cruciales para las moscas y otros mamíferos ya que son el primer paso que activa la inmunidad innata para defenderse de patógenos [15].

 

Estos descubrimientos nos han proporcionado información sobre la activación y regulación de nuestro sistema inmunitario, lo que ha permitido desarrollar nuevos métodos para tratar diferentes enfermedades. Por ejemplo, vacunas contra ciertas infecciones o para estimular al sistema inmunitario para hacer que destruya tumores.

 

Finalmente, el último Nobel en el que participó nuestra amiga con alas lo ganaron en 2017 Michael Roshbash, Michael Young y Jeffrey C. Hall “por sus descubrimientos de los mecanismos moleculares del ritmo circadiano” [16]. Contrario al Nobel anterior, el premio se repartió de forma equitativa, cada uno de ellos se llevó 1 ⁄ 3 del premio de aproximadamente 1 millón de dólares. Los tres investigadores descifraron el funcionamiento del reloj biológico que controla el ciclo circadiano, que es el encargado de regular la hora de dormir, la hora a la que nos da hambre, nuestra temperatura y muchas otras cosas de nuestra fisiología que dependen del día y la noche. Descubrimiento que no hubiese sido posible sin la mosca de la fruta ya que fue en ella en la que primero identificaron los genes y proteínas que forman parte de esta maquinaria tan precisa: identificaron un gen que codifica para una proteína que se acumula durante la noche y se degrada durante el día y cuando llega la noche el ciclo vuelve a comenzar y se repite cada 24 horas, pero no solo eso, también describieron otros genes y proteínas que participan en la autorregulación de este preciso reloj biológico. Este reloj se rige bajo los mismos principios en todos los organismos multicelulares, incluso los humanos. Por lo cual, nuestro cuerpo sabe que es hora de cenar tacos de suadero en la noche porque tenemos un reloj biológico dentro de cada una de nuestras células y nosotros sabemos que tenemos un reloj biológico gracias a las moscas de la fruta.

 

¿Quién diría que un insecto tan minúsculo podría ayudarnos a aprender más sobre nosotros? Incluso la NASA las ha llevado al espacio [17], al laboratorio de la estación espacial internacional, con el fin de conocer el efecto de la microgravedad en el cuerpo de los astronautas y cómo su sistema inmune y su función cardiaca responden a estos ambientes estresantes.

 

Las moscas han sido unas aliadas silenciosas pero trascendentales en los descubrimientos científicos que han concernido a los seres humanos desde hace muchos años, y lo seguirán haciendo; quien sabe, puede que en octubre podamos añadir otro Nobel más a su lista. Por lo pronto, creo que pondré unas cuantas bolsas de agua alrededor de mi frutero, para que mis drosophilas me ayuden a aclarar de una vez por todas su utilidad para ahuyentarlas y, junto con sus parientas panteoneras, no arruinen más mis picnics familiares.

Las moscas del Premio Nobel

Referencias

 

[1] Moneda de 50 centavos de la familia D,circulación, Banco de México. (s/f). Recuperado el 12 de julio de 2023, de https://www.banxico.org.mx/billetes-y-monedas/moneda-50-centavos-familia-d-.html
[2] Nesbit, R. (2020, febrero 17). With a little help from our (insect) friends. NobelPrize.Org. Recuperado el 12 de julio de 2023, de https://www.nobelprize.org/drosophila/
[3] McKie, R. (8 de octubre de 2017). Six Nobel prizes – what’s the fascination with the fruit fly?. The Guardian. https://www.theguardian.com/science/2017/oct/07/fruit-fly-fascination-nobel-prizes-genetics
[4] The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1933. (s/f). NobelPrize.Org. Recuperado el 12 de julio de 2023, de https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/1933/summary/
[5] Rincón Limas, D. E., Fernández Fúnez, P., & Reséndez Pérez, D. (2009). De la genética de la mosca a la salud humana. CIENCIA-UANL, 12(1), 11.
[6] Morgan, T. H. (1910). Sex-limited inheritance in Drosophila (Herencia limitada por el sexo en Drosophila). Science 32, 120-122. Recuperado el 15 de agosto del 2023, de http://www.esp.org/foundations/genetics/classical/thm-10a.pdf.
[7] The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1946. (s/f). NobelPrize.Org. Recuperado el 12 de julio de 2023, de https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/1946/summary/
[8] Roberts, R. J. (2015). Ten Simple Rules to Win a Nobel Prize. PLoS Computational Biology, 11(4), e1004084. https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1004084
[9] Carlson, E. A. (2009). Hermann Joseph Muller (1890-1967). A biographical memoir. National Academy of Sciences. https://biology.indiana.edu/documents/historical-materials/Muller_Hermann_NAS.pdf
[10] The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1995. (s/f). NobelPrize.Org. Recuperado el 12 de julio de 2023, de https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/1995/summary/
[11] The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1995. (s/f). NobelPrize.Org. Recuperado el 12 de julio de 2023, de https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/1995/lewis/biographical/
[12] The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1995. (s/f). NobelPrize.Org. Recuperado el 12 de julio de 2023, de https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/1995/wieschaus/biographical/
[13] The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1995. (s/f). NobelPrize.Org. Recuperado el 12 de julio de 2023, de https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/1995/nusslein-volhard/biographical/
[14] Press release. (s/f). NobelPrize.Org. Recuperado el 12 de julio de 2023, de https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/1995/press-release/
[15] The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2011. (s/f). NobelPrize.Org. Recuperado el 12 de julio de 2023, de https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/2011/summary/
[16] The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2017. (s/f). NobelPrize.Org. Recuperado el 12 de julio de 2023, de https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/2017/summary/
[17] Fruit Fly Lab. 2018. The National Aeronautics and Space Administration. Recuperado el 4 de agosto de 2023. https://www.nasa.gov/general/fruit-fly-lab/

• Figura 1. Foto 14360123, Ningún derecho reservado, subido por Jesse Rorabaugh · NaturaLista Mexico. (n.d.). NaturaLista Mexico. https://www.naturalista.mx/photos/14360123?size=medium
• Figura 2. DataBase Center for Life Science (DBCLS)/Wikimedia Commons (CC BY 4.0). https://commons.wikimedia.org/wiki/File:202208_Fruit_fly_genetic_recombination_icon.svg
• Figura 3. Crédito: Ian Duncan. The Four-Winged Fly. (2021). Animal Anomalies, 65–80. https://doi.org/10.1017/9781108876612.009

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