Historia de los organismos modelos para niños
La historia de los organismos modelo trata sobre cómo los científicos han usado ciertos seres vivos para entender mejor a otros. Imagina que quieres saber cómo funciona un coche; en lugar de estudiar todos los coches del mundo, podrías estudiar un modelo específico que te ayude a entender los principios básicos. De manera similar, los organismos modelo son como "ejemplos" que nos permiten aprender sobre la vida en general.
Esta idea empezó a ser importante a mediados del siglo XIX, gracias a científicos como Charles Darwin y Gregor Mendel. Darwin estudió cómo los seres vivos cambian con el tiempo (selección natural), y Mendel descubrió cómo se transmiten las características de padres a hijos (herencia genética).
Estos primeros trabajos sentaron las bases para comparar organismos. A principios del siglo XX, los primeros organismos modelo llegaron a los laboratorios. La mosca de la fruta (Drosophila) fue una de las primeras. Después, se sumaron otros como el virus del mosaico del tabaco, la bacteria E. coli y el ratón de laboratorio. Gracias a ellos, se han logrado muchos avances científicos en el último siglo.
Contenido
¿Qué son los Organismos Modelo?
Los organismos modelo son seres vivos que los científicos estudian para comprender procesos biológicos. Estos procesos pueden ser enfermedades, el desarrollo de un ser vivo o cómo funcionan los genes. Al estudiar un organismo modelo, los científicos pueden aplicar lo que aprenden a otros seres vivos, incluyendo a los humanos.
Los Primeros Pasos en la Ciencia
Algunos de los primeros trabajos con lo que hoy llamamos organismos modelo comenzaron porque Gregor Johann Mendel quería entender mejor cómo se transmitían las características. Él pensaba que las ideas de Charles Darwin sobre la formación de nuevas especies necesitaban más explicación. Por eso, Mendel empezó a trabajar con plantas de guisantes, que son muy famosas hoy en día.
El Trabajo de Gregor Mendel con Guisantes
Mendel realizó experimentos cruzando diferentes tipos de guisantes. Descubrió que podía aislar características específicas de las plantas, como el color de las flores o la forma de las semillas. Sus descubrimientos, hechos en la década de 1860, no fueron reconocidos de inmediato. Permanecieron sin mucha atención durante casi 40 años, hasta que fueron redescubiertos en 1900.
El trabajo de Mendel se relacionó entonces con los cromosomas, que son estructuras dentro del núcleo de cada célula que contienen información genética. Mendel creó una guía práctica para la reproducción de plantas. Este método se ha usado con éxito para seleccionar los primeros organismos modelo de otras especies. Algunos ejemplos son los cobayas, la mosca de la fruta (Drosophila), los ratones y virus como el virus del mosaico del tabaco.
Organismos Modelo Modernos
La Mosca de la Fruta: Drosophila
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La mosca de la fruta, Drosophila melanogaster, pasó de vivir en la naturaleza a ser un animal de laboratorio en 1901. En la Universidad de Harvard, un científico llamado Charles W. Woodworth sugirió a William E. Castle que la Drosophila podría ser útil para estudiar la genética.
Castle y sus estudiantes fueron los primeros en llevar la mosca a sus laboratorios para experimentos. En 1903, William J. Moenkhaus también la llevó a su laboratorio en la Universidad de Indiana. Moenkhaus convenció a otro científico, Frank E. Lutz, de que sería un buen organismo para sus estudios sobre la evolución.
Alrededor de 1906, la Drosophila fue adoptada por Thomas Hunt Morgan, quien se hizo muy conocido por su trabajo con estas moscas. Otro científico, Jacques Loeb, también experimentó con mutaciones de Drosophila al mismo tiempo que Morgan.
Thomas Hunt Morgan es considerado uno de los científicos más importantes en la biología experimental de principios del siglo XX. Su trabajo con la Drosophila fue muy extenso. Fue uno de los primeros en darse cuenta de que se podían hacer "mapas" de los cromosomas de la Drosophila melanogaster y de todas sus mutaciones conocidas. Más tarde, comparó sus hallazgos con otras especies.
Con mucha observación, Morgan y otros "Drosofilistas" (como se les llamaba) lograron controlar las mutaciones y cruzarlas para obtener nuevas características. Después de muchos años de trabajo, los estándares de estas moscas se volvieron muy uniformes. Todavía se usan en la investigación hoy en día.
Estas moscas, y otros organismos modelo, no fueron "domesticados" como mascotas. En cambio, se adaptaron a vivir en los laboratorios para ser estudiados. Al usar más animales en los laboratorios, los científicos aprendieron qué organismos eran mejores para diferentes tipos de pruebas. También descubrieron las limitaciones de estos animales, lo que llevó a la búsqueda de aún más organismos modelo.
Hoy en día, la Drosophila es uno de los insectos más avanzados del planeta. Esto se debe a su rápida evolución y a los cambios frecuentes en sus genes durante los últimos 300 millones de años. Aunque tienen muchas cualidades buenas como organismos modelo, a veces tienen problemas con algunas bacterias experimentales que no deberían ser dañinas. Esto puede causar que muchas moscas mueran. Además, su composición genética se ha vuelto muy diferente de la de otros insectos, lo que a veces dificulta las comparaciones. Por eso, se buscaron nuevos organismos, y algunos escarabajos, como el Tribolium, también se llevaron a los laboratorios. El Tribolium ha conservado gran parte de su ADN ancestral, lo que permite más experimentos y comparaciones diferentes.
Pequeños Héroes: Microorganismos
Los insectos no fueron los únicos organismos que llegaron a los laboratorios. Las bacterias también se introdujeron. Con la invención del microscopio electrónico en 1931 por Ernst Ruska, nació un nuevo campo: la microbiología.
Este invento permitió a los microbiólogos ver cosas que eran demasiado pequeñas para los microscopios de luz. Así, los virus, que habían desconcertado a los biólogos durante muchos años, pudieron ser estudiados de cerca.
En 1932, Wendell Stanley compitió con Carl G. Vinson para ser el primero en aislar completamente el virus del mosaico del tabaco. Este virus era invisible y estaba matando plantas de tabaco en toda Inglaterra.
Stanley fue el primero en lograrlo al cambiar el pH a un nivel más ácido. Con esto, se pudo concluir que el virus era una proteína o estaba muy relacionado con una proteína, lo que ayudó mucho a la investigación.
Hay razones importantes por las que estos organismos mucho más pequeños, como el virus del mosaico del tabaco y E. coli, llegaron a los laboratorios de los biólogos moleculares. Organismos como la Drosophila y el Tribolium eran demasiado grandes y complejos para los experimentos sencillos que científicos como Wendell Stanley querían hacer. Antes de usar estos organismos simples, los biólogos moleculares trabajaban con seres vivos relativamente complejos. Hoy en día, estos virus, incluyendo los bacteriófagos, se usan mucho en la genética. Son fundamentales para ayudar a los investigadores a producir ADN dentro de las bacterias. El virus del mosaico del tabaco tiene ADN que se organiza de una manera especial. Esto fue importante para que Watson y Crick desarrollaran su modelo de la estructura de doble hélice del ADN.
Los Ratones en la Investigación
Los insectos y los virus fueron un buen comienzo para la historia de los organismos modelo, pero hay más protagonistas. A principios del siglo XX, se realizaba mucha investigación biomédica usando animales, especialmente mamíferos, para entender mejor los procesos de la vida.
En esa época, las sociedades protectoras de animales en Estados Unidos empezaron a ganar apoyo público para la protección de los derechos de los animales. Al mismo tiempo, la biología en Estados Unidos también estaba cambiando. Entre 1900 y 1910, treinta escuelas de medicina tuvieron que cerrar.
Durante este tiempo de cambios, un científico llamado Clarence Cook Little, gracias a una serie de eventos afortunados, se convirtió en investigador en la Escuela de Medicina de Harvard. Allí trabajó con cánceres en ratones. Empezó a desarrollar grandes grupos de ratones con mutaciones. Bajo la dirección del Dr. William Castle, Little ayudó a expandir la cría de animales en el laboratorio Bussey de Harvard. Gracias a la libertad que Castle tenía para dirigir el laboratorio y al apoyo económico de la Universidad, pudieron crear un gran programa de genética de mamíferos.
Los ratones resultaron ser una solución casi perfecta para la investigación genética de mamíferos. Habían sido criados por "cazadores de ratones" durante cientos de años, lo que permitía tener diversas poblaciones de un mismo animal. Además, el público sentía menos apego por estos roedores que por perros y gatos.
Little pudo aplicar ideas de "cepas genéticas puras" que venían de la genética de plantas y del trabajo con Drosophila. La idea de la endogamia (cruzamiento entre parientes cercanos) para lograr una "cepa pura" en ratones era un desafío, ya que podía disminuir la fertilidad de los ratones y acabar con la cepa. Sin embargo, Little logró su objetivo de una cepa de ratones genéticamente pura hacia 1911 y publicó su hallazgo poco después.
Continuó su trabajo con estos ratones y usó sus investigaciones para demostrar que la endogamia es una forma efectiva de eliminar la variación y de preservar variantes genéticas únicas. En esa época, también se trabajaba mucho con estos ratones en la investigación del cáncer y los tumores.
Durante la década de 1920, se siguió trabajando con estos ratones como organismos modelo para la investigación de tumores y genética. La Gran Depresión, una crisis económica, afectó mucho este campo de estudio. Con la economía en dificultades, los laboratorios se vieron obligados a vender muchos de sus ratones para evitar cerrar. Esta necesidad de fondos casi detuvo la continuidad de estas cepas de ratones.
La transición de estos laboratorios a exportadores de grandes cantidades de ratones fue bastante fácil si tenían las instalaciones adecuadas para producirlos. Con el tiempo, a mediados de la década de 1930, el mercado se recuperó. Los laboratorios de genética de todo el país volvieron a recibir financiación regular y continuaron las investigaciones que habían iniciado antes de la depresión.
A medida que las investigaciones avanzaban, también lo hacía la producción de ratones en lugares como el Laboratorio Jackson. Instalaciones como estas podían producir ratones para centros de investigación en todo el mundo. Estos ratones se criaban usando la técnica de reproducción mendeliana que Little había establecido como práctica estándar alrededor de 1911. Esto significaba que los ratones usados en los experimentos eran los mismos no solo dentro de un laboratorio, sino en diferentes laboratorios alrededor del mundo.
El ratón ha seguido siendo importante a medida que la genética molecular y la genómica han avanzado. La secuenciación del genoma de referencia del ratón se completó en 2002. En general, la genómica comparativa ha mejorado nuestra comprensión y ha reforzado la importancia de los organismos modelo, especialmente aquellos con genomas relativamente pequeños y sencillos.
Véase también
En inglés: History of model organisms Facts for Kids
- Historia de la experimentación con animales
