A diferencia de los humanos, a algunas especies animales les vuelven a crecer partes del cuerpo heridas o amputadas. Los brazos, piernas u otras extremidades que faltan simplemente se reemplazan por otros nuevos. Pero ¿por qué no todos los animales tienen esta capacidad de regenerarse? Un estudio sobre platelmintos proporciona ahora nueva evidencia. Como resultado, los gusanos que se reproducen asexualmente desarrollan extremidades. Los investigadores concluyen que la capacidad de regenerarse puede haberse desarrollado en paralelo con la estrategia reproductiva como un compromiso evolutivo.
En algunas especies, incluidas algunas arañas, caracoles, peces cebra, salamandras y ajolotes, pueden volver a crecer partes del cuerpo faltantes o lesionadas o incluso cuerpos casi enteros. La regeneración funciona especialmente bien con algunos tipos de platelmintos: si los cortas, de cada trozo crece un nuevo gusano. Sin embargo, otras especies de platelmintos no pueden reemplazar tejidos u órganos defectuosos. «Esta forma de regeneración parece ser la excepción en el mundo animal, aunque debería ofrecer grandes beneficios para la supervivencia», afirma el autor principal Jochen Rink, del Instituto Max Planck de Ciencias Naturales Multidisciplinarias de Gotinga. ¿Por qué entonces tantos animales, incluidos nosotros los humanos, no tenemos esta capacidad de regenerarse?
Experimentos anteriores de su grupo de investigación ya habían arrojado luz sobre cómo se controla la capacidad de regeneración. «Cuando los platelmintos se regeneran, la llamada vía de señalización Wnt funciona como un interruptor molecular», explica el biólogo celular. Si esta vía de señalización se “activa”, a los gusanos les crece una cola; si está “apagado”, se forma una cabeza. Si la vía de señalización está completamente bloqueada, mejora la capacidad general de regeneración. Ahora el equipo de Rink, dirigido por el autor principal Miquel Vila-Farré, también ha estudiado en qué especies de platelmintos este mecanismo es especialmente eficaz y cuándo se desarrolló a lo largo de la evolución. Para ello, los investigadores examinaron hasta qué punto pueden volver a crecer cabezas en 36 especies diferentes de platelmintos después de haber sido decapitados. Esto fue posible gracias a las extensas colecciones de platelmintos del instituto.
Gusanos planos en la prueba de regeneración
Esto demostró que las especies de platelmintos pueden regenerarse a diferentes ritmos. “Encontramos tres grupos”, describe Vila-Farré. «El primer grupo tiene poca o ninguna capacidad regenerativa, el segundo tiene una capacidad limitada para reemplazar partes del cuerpo y el tercero tiene una regeneración confiable de la cabeza». Las capacidades de regeneración limitadas siempre se basaron en la vía de señalización Wnt. En un análisis adicional del árbol genealógico, los científicos reconstruyeron el punto de la evolución en el que diferentes especies desarrollaron o perdieron la capacidad de regenerar la cabeza. Resultó: «La capacidad de regenerar órganos y tejidos se ha desarrollado de forma independiente varias veces en diferentes especies de platelmintos y también se ha perdido de forma independiente en diferentes especies con el tiempo», resume Vila-Farré sus observaciones.
Pero ¿por qué no se conservó la capacidad? Como han demostrado las comparaciones, las especies de platelmintos también difieren en su estrategia reproductiva: se reproducen de forma asexual o sexual. Por tanto, los investigadores sospecharon que esto podría afectar a la capacidad de regeneración. Para investigar esta teoría, probaron específicamente diferentes cepas de la especie de platelminto «Schmidtea mediterranea» para ver si las partes cortadas del cuerpo vuelven a crecer y qué tan activa es su vía de señalización Wnt. Descubrieron que los platelmintos que se reproducen asexualmente se dividen en dos partes, cada una de las cuales se convierte en un nuevo gusano. “Estas especies necesitan capacidades regenerativas para reproducirse”, concluye Vila-Farré. Por el contrario, las especies de gusanos a las que sólo les crecen parcialmente las extremidades que les faltan se reproducen casi exclusivamente sexualmente. “Ponen huevos y no necesitan reproducir ninguna parte de su cuerpo para reproducirse”, explica Vila-Farré. Su equipo también encontró diferencias correspondientes a nivel molecular: el interruptor molecular de la vía de señalización Wnt era significativamente más activo en las cepas de reproducción sexual que en las de reproducción asexual.
¿Compromiso entre reproducción y regeneración?
Los investigadores concluyen que la vía de señalización Wnt también desempeña un papel importante en el desarrollo del sistema reproductivo. «La ganancia o pérdida de capacidades regenerativas en diferentes especies de platelmintos podría deberse a interacciones entre la vía de señalización Wnt y el sistema reproductivo», explica Rink. Los investigadores sospechan que las señales Wnt promueven la formación de testículos y yemas de huevo, pero a expensas de la capacidad de regeneración, ya que esto requiere la inhibición de las señales Wnt.
En consecuencia, activar y desactivar la vía de señalización Wnt podría ser una compensación evolutiva: reproducción sexual efectiva y regeneración deficiente, o viceversa. «Nuestra hipótesis es que la capacidad regenerativa de los platelmintos no evolucionó para ‘reparar’ heridas, sino más bien para la reproducción asexual mediante división», dice Rink. Esto podría explicar por qué han surgido en la naturaleza especies con y sin capacidad de regenerarse. Ahora habrá que realizar más estudios para demostrar si esta hipótesis es correcta y si hay otros grupos de animales en los que entra en juego esta conexión. También serían necesarias más investigaciones para verificar si las influencias ambientales han influido en el desarrollo evolutivo de la capacidad de regeneración.
Fuente: Vila-Farré (Instituto Max Planck de Ciencias Naturales Multidisciplinarias) et al., Nature Ecology and Evolution, doi: 10.1038/s41559-023-02221-7
