Caenorhabditis elegans para niños
Datos para niños Caenorhabditis elegans |
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 Un nematodo C. elegans hermafrodita adulto
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| Taxonomía | ||
| Reino: | Animalia | |
| Filo: | Nematoda | |
| Clase: | Secernentea | |
| Orden: | Rhabditida | |
| Familia: | Rhabditidae | |
| Género: | Caenorhabditis | |
| Especie: | C. elegans Maupas, 1900 |
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El Caenorhabditis elegans es un tipo de gusano redondo muy pequeño, de aproximadamente 1 milímetro de largo. Vive en lugares con temperaturas suaves. Desde los años 1970, este gusano ha sido muy importante para estudiar la biología, especialmente cómo se desarrollan los seres vivos a partir de sus genes.
Contenido
¿Cómo es el C. elegans?
El C. elegans tiene un cuerpo simétrico, con cuatro líneas en su piel y un espacio lleno de líquido. Esto lo hace ver transparente si lo miras a contraluz. Aunque es pequeño, tiene muchos de los órganos y sistemas que tienen otros animales.
Este gusano se alimenta de microorganismos, como la bacteria Escherichia coli.
La mayoría de los C. elegans son hermafroditas, lo que significa que tienen órganos reproductores masculinos y femeninos. También hay un porcentaje muy pequeño de machos, menos del 0.05% del total.
Su cuerpo tiene una boca, una faringe (garganta), intestinos, gónadas (órganos reproductores) y una capa exterior de colágeno. Los machos tienen una sola gónada y una cola especial para la reproducción. Los hermafroditas tienen dos ovarios, oviductos, un lugar para guardar el esperma y un útero.
Cuando son adultos, el número de células en su cuerpo es siempre el mismo.
¿Cómo es el ciclo de vida del C. elegans?
Los científicos han estudiado cada parte de su ciclo de vida. Un C. elegans hermafrodita adulto puede poner entre 200 y 300 huevos. Cuando los huevos nacen, los pequeños gusanos pasan por cuatro etapas de larva antes de convertirse en adultos.
Si hay demasiados gusanos o no hay suficiente comida, la larva puede entrar en un estado especial. Es como una hibernación, donde se vuelve más resistente al ambiente y al envejecimiento.
A partir de la cuarta etapa de larva, los hermafroditas pueden producir espermatozoides. Cuando son adultos, también pueden producir huevos. Los machos pueden reproducirse con los hermafroditas, lo que ayuda a que sus descendientes sean más variados.
Todo este proceso, desde que nace hasta que es adulto, dura solo dos o tres días. En el laboratorio, un C. elegans adulto vive en promedio de dos a tres semanas a una temperatura constante de 20 °C.
¿Por qué el C. elegans es un modelo de estudio?
El C. elegans es muy útil para la genética y para entender cómo se desarrollan los seres vivos. Esto se debe a varias razones:
- Es transparente durante toda su vida, lo que permite ver su desarrollo bajo el microscopio.
- Es hermafrodita, lo que facilita obtener y mantener gusanos con cambios genéticos.
- Es uno de los animales más sencillos con un sistema nervioso y digestivo claros. Por ejemplo, tiene 959 células, y se ha podido saber cómo se forma cada una.
- Es muy fácil de cuidar en el laboratorio, de alimentar y de manejar.
- Su vida corta (2-3 semanas) permite obtener resultados rápidamente.
- Es relativamente fácil "apagar" la función de genes específicos usando una técnica llamada ARN interferente (RNAi), para ver qué efecto tiene ese gen.
Sydney Brenner fue el primero en darse cuenta de lo útil que era el C. elegans para la investigación. Por sus descubrimientos con este gusano, recibió el Premio Nobel. El laboratorio de Martin Chalfie, otro ganador del Premio Nobel de Química en 2008, usa el C. elegans para investigar cómo se desarrollan y funcionan las neuronas.
El C. elegans fue el primer organismo con muchas células cuyo genoma (todo su ADN) fue descifrado por completo. Esto se publicó en 1998 y se terminó de corregir en 2002. Se descubrió que el genoma del C. elegans tiene unos 97 millones de "letras" de ADN y alrededor de 20,000 genes. Sorprendentemente, cerca del 40% de sus genes son parecidos a los de los humanos.
Tiene seis pares de cromosomas. Los hermafroditas tienen dos cromosomas sexuales (XX), mientras que los machos solo tienen uno (X0).
Estudiar su genoma, junto con el de la mosca Drosophila melanogaster, ayudó a los científicos a entender cómo se desarrollan los seres vivos y cómo las células se vuelven diferentes. También sirvió de base para descifrar el genoma de otros animales y el genoma humano.
¿Cómo ayuda el C. elegans a estudiar enfermedades?
El C. elegans es una herramienta valiosa para investigar varias enfermedades.
Estudio de la obesidad
La obesidad es un problema de salud importante. Muchos de los genes que controlan las grasas en el C. elegans son similares a los de los humanos. Se han encontrado genes que, al ser "apagados", pueden reducir o aumentar el almacenamiento de grasa en el gusano.
Estudiar la obesidad en C. elegans es fácil. Se pueden teñir sus grasas y ver cómo cambian después de exponerlos a diferentes sustancias.
Estudio de la diabetes
La diabetes y la obesidad están relacionadas por cómo la insulina afecta el cuerpo. La forma en que la insulina funciona en el C. elegans es parecida a la de los humanos. Controla el metabolismo, el desarrollo y cuánto tiempo vive el gusano.
Los gusanos C. elegans con problemas en esta vía de la insulina permiten estudiar qué sustancias podrían ayudar a corregir estos problemas.
Estudio del envejecimiento
El C. elegans es excelente para estudiar el envejecimiento porque vive poco tiempo y es fácil de observar. Los factores que afectan su envejecimiento, como el estrés y la dieta, son similares a los que afectan a los humanos.
Científicos han logrado que estos gusanos vivan mucho más tiempo (de 2-3 semanas a 15-20 semanas) al cambiar ciertas partes de sus células llamadas mitocondrias, que parecen ser clave en el envejecimiento.
Estudio del Alzheimer
La enfermedad de Alzheimer es un tema de gran interés. Existen gusanos C. elegans modificados que desarrollan acumulaciones de proteínas similares a las que se encuentran en los cerebros de personas con Alzheimer. Estudiar estas acumulaciones en el gusano ayuda a buscar tratamientos que puedan alargar la esperanza de vida o reducir la parálisis en pacientes con Alzheimer.
Ventajas de usar C. elegans frente a otros modelos
- Ahorro de tiempo: El C. elegans vive 2-3 semanas, mientras que un ratón vive 2-5 años. Esto permite obtener resultados mucho más rápido.
- Ahorro de costos: Mantener y estudiar C. elegans en el laboratorio es más barato y sencillo que con otros animales como ratones o moscas de la fruta.
- Ahorro de espacio: Son muy pequeños, lo que requiere menos espacio que animales más grandes.
- Mayor valor estadístico: Se pueden estudiar grupos de 300 gusanos, comparado con 30-50 ratones. Esto hace que los resultados sean más confiables.
- Permite una etapa intermedia de estudio en seres vivos, entre las pruebas de laboratorio y los estudios en humanos, para algunas enfermedades.
¿Cómo se desarrolla el C. elegans?
Los científicos pueden entender el desarrollo de los seres vivos al estudiar organismos como el C. elegans. Sus características lo hacen un modelo ideal para observar cómo se forman sus diferentes partes.
¿Cómo se dividen las células al principio?
El desarrollo temprano del C. elegans es importante para entender los primeros cambios que ocurren en el cigoto (la primera célula después de la reproducción). En este gusano, el cigoto se divide de una manera especial, similar a cómo lo hacen los mamíferos.
En este tipo de división, el cigoto se divide de forma desigual. Cada vez que se divide, crea una célula más grande (llamada somática) y una más pequeña (llamada germinal).
En la primera división, la línea de división no está en el centro. Esto crea una célula grande en la parte delantera (AB) y una célula más pequeña en la parte trasera (P1, Fig. 1). Estas dos células no solo son de diferente tamaño, sino que también se convertirán en partes distintas del gusano. La célula AB solo forma células del cuerpo, mientras que la célula P1 forma tanto células del cuerpo como células que darán origen a los futuros óvulos y espermatozoides (Fig. 2).
En la segunda división celular, ocurren dos cosas importantes: primero, la célula AB se divide en dos células hijas. Segundo, la célula P1 se divide para formar una célula del cuerpo (EMS) y otra célula madre (P2) que seguirá formando las células reproductivas del gusano.
¿Cómo se define la parte delantera y trasera?
La parte delantera y trasera del huevo se decide por dónde entra el espermatozoide. Cuando el espermatozoide entra en el óvulo, una parte de él (el centriolo) empieza a moverse. Estos movimientos empujan el núcleo del espermatozoide hacia un extremo del óvulo, y ese extremo se convierte en la parte trasera del huevo.
Estos movimientos también hacen que ciertas proteínas de la madre se muevan por todo el cigoto. Una proteína, PAR2, se va cerca del núcleo del espermatozoide. Otra, PAR3, se va al lado opuesto (que será la parte delantera). Esto hace que una tercera proteína, PAR1, se ubique en la parte trasera (junto con PAR2, Fig. 3).
Estas proteínas son muy importantes para establecer la polaridad (definir los extremos) en muchos animales. Ayudan a que las divisiones celulares sean desiguales, como las que ocurren en el C. elegans. También controlan dónde se colocan unos grupos de moléculas llamados gránulos P, que son importantes para formar las células reproductivas.
Los gránulos P se concentran en la parte trasera del gusano y en las células madre P (P1, P2, P3 y P4). Estos gránulos regulan la actividad de los genes, lo que finalmente lleva a la formación de espermatozoides y óvulos (Fig. 3).
¿Qué es la gastrulación?
Después de muchas divisiones, ocurre un proceso llamado gastrulación. Esto sucede cuando el gusano tiene 24 células, justo después de que se forma la célula P4. En este momento, algunas células (hijas de la célula E) se mueven hacia el centro del huevo y se dividen para formar el intestino. Este movimiento crea una pequeña abertura llamada blastoporo, por donde se moverán otras células, como la P4 (Fig. 4). La P4 es la siguiente célula en moverse, pasando por el blastoporo y colocándose debajo de lo que será el intestino (Fig. 4).
Después de esto, otras células del embrión también se mueven. Algunas van hacia adelante, otras hacia atrás. Finalmente, las células que formarán la faringe se mueven hacia adentro del embrión. Las que formarán la piel se mueven por fuera, cerrando el blastoporo. Horas más tarde, los órganos empiezan a formarse al mismo tiempo que el embrión se alarga para convertirse en un gusano hermafrodita con 558 células. Después de cuatro "mudas" (cambios de piel), se forma un adulto con 959 células del cuerpo y una cantidad variable de espermatozoides y óvulos.
Véase también
En inglés: Caenorhabditis elegans Facts for Kids
