Publicitat
Publicitat

Com decideix el cos què va a la dreta i què a l'esquerra

A les sis setmanes d'embaràs es comencen a definir signes visibles de la divisió asimètrica a l'embrió, cosa que provocarà que els òrgans se situïn on els toca

Un dia del 1788 uns estudiants de l'Escola de Medicina Hunteriana de Londres estaven disseccionant un cadàver quan es van esglaiar en descobrir això: l'anatomia del difunt tenia els costats invertits, com si estigués reflectida en un mirall. El fetge era al costat esquerre en lloc del dret. El seu cor havia bategat al costat dret en comptes de l'esquerre. Els estudiants no havien vist mai res de semblant i van anar corrents a buscar el seu professor, el metge escocès Matthew Baillie, que va quedar tan bocabadat com ells. "És un fenomen tan extraordinari com poc vist per qualsevol dels anatomistes de més renom", va escriure més tard. El seu informe va ser la primera descripció d'un trastorn que passaria a ser conegut com situs inversus . Es creu que afecta aproximadament 1 de cada 20.000 persones. Baillie argumentava que si els metges podien esbrinar com es produïa aquesta malformació estranya podrien arribar a entendre com els nostres cossos distingeixen el costat dret de l'esquerre normalment.

Al cap de més de dos segles, el misteri de la dreta i l'esquerra segueix captivant els científics. "Jo sé què és, tu saps què és, però com aprèn l'embrió què és?", es pregunta Dominic P. Norris, un biòleg del desenvolupament de la Universitat de Cambridge, Anglaterra. Ara Norris i altres científics comencen a respondre a aquesta pregunta. Han detallat alguns dels passos que segueixen els òrgans dels embrions per desenvolupar-se a l'esquerra o a la dreta. I és possible que les seves investigacions vagin més enllà de resoldre un vell trencaclosques.

Entendre malalties

Les mutacions que ocasionen el situs inversus poden provocar una sèrie de trastorns greus, entre els quals hi ha les cardiopaties congènites. Si es poguessin desxifrar els efectes dels gens amb mutacions, es podria diagnosticar i tractar aquestes dolences. "Entendre com es forma aquest eix té moltes implicacions per a la comprensió de les malalties coronàries congènites", comenta Rebecca Burdine, que és biòloga molecular de la Universitat de Princeton, als Estats Units.

En un primer moment els nostres cossos són simètrics: el costat esquerre és un reflex perfecte del dret. "Els senyals visibles d'asimetria dreta-esquerra en el cos humà són aparents cap a les sis setmanes", afirma Sudipto Roy, de l'Institut de Biologia Cel·lular i Molecular de Singapur, autor d'un estudi de la asimetria dreta-esquerra publicat la setmana passada a la revista Open Biology .

Com es trenca la simetria

El cor presenta la primera asimetria visible. Comença sent un simple tub i tot seguit s'encorba cap a l'esquerra. Llavors comença a desenvolupar estructures diferents a cada costat, i dóna lloc a les diverses cambres i vasos necessaris per propulsar la sang. Mentrestant es comencen a desplaçar altres òrgans.

La asimetria també s'aprecia en l'estómac i el fetge. Tots dos es mouen en el sentit de les agulles del rellotge allunyant-se de la línia de l'eix central de l'embrió. Un apèndix brota al costat dret dels voluminosos intestins. El pulmó dret desenvolupa tres lòbuls; l'esquerre només dos.

Però aquests canvis visibles tenen lloc molt després que es presentin diferències en els costats dret i esquerre de l'embrió. Alguns experiments han revelat que, en les primeres etapes del seu desenvolupament, l'embrió, malgrat que segueixi tenint un aspecte simètric, produeix proteïnes diferents a cada costat.

Els biòlegs han assenyalat un punt concret en què comença aquesta ruptura de la simetria: un petit solc, anomenat node, situat a l'eix central de l'embrió. L'interior del node conté centenars de pèls diminuts anomenats cilis, que giren una vegada i una altra a un ritme de 10 vegades per segon.

Els cilis, incansables, estan inclinats i orientats en sentit contrari del cap. La inclinació és fonamental per a la seva capacitat de dividir el cos en dreta i esquerra. Recentment Kathryn V. Anderson i els seus col·legues del Centre del Càncer Memorial Sloan-Kettering van inutilitzar gens necessaris perquè els cilis del node s'inclinin. Com expliquen a la revista Development , la mutació va provocar que alguns embrions de ratolí desenvolupessin una anatomia amb els costats invertits.

La importància cabdal de la inclinació dels cilis s'explica pel fet que l'embrió està banyat en una fina pel·lícula de fluid que té un paper clau en el seu desenvolupament. Si els cilis no estiguessin inclinats tal com estan, propulsarien aquest fluid en totes direccions i no generarien cap corrent. "És com una batedora -comenta Norris-. Va fent voltes i més voltes". Gràcies a la inclinació, aquesta propulsió es genera en una sola direcció: de dreta a esquerra. Quan els científics van invertir aquest corrent en embrions de ratolí, aquests embrions van desenvolupar òrgans invertits.

El corrent necessari a l'esquerra perquè un embrió comenci a desenvolupar-se correctament és d'allò més feble. L'any passat un grup de científics de la Universitat d'Osaka, al Japó, van revelar que n'hi havia prou amb el moviment circular de dos cilis per fer el fet. I això, segons Norris, ens porta a plantejar-nos un altre interrogant: "Què diantre fem amb tots aquests cilis si no els necessitem? No ho sabem".

Àtoms que ordenen

Un cop el fluid comença a circular, tan sols calen tres o quatre hores perquè es defineixin els costats dret i esquerre. Els científics només tenen una comprensió fragmentària de les etapes del procés. En la primera, el fluid circula pel node fins a la vora esquerra, costejada per cilis que no giren, els quals, d'alguna manera, responen al corrent. És possible que es pleguin físicament o que el corrent els aporti alguna proteïna. "No en sabem tots els detalls -afirma Norris-. Desconeixem la mecànica del que passa en aquestes cèl·lules en realitat".

Deixant de banda els detalls, els cilis de la vora del node responen al corrent possiblement alliberant àtoms de calci que després s'escampen per les cèl·lules del voltant. Les cèl·lules reaccionen emetent una proteïna anomenada nodal, que s'escampa pel costat esquerre de l'embrió, un fet que, al seu torn, incita altres cèl·lules a alliberar el seu propi nodal en una mena de bucle que es retroalimenta, i acumula una gran quantitat de nodal al costat esquerre i en deixa sense el costat dret. "El nodal genera nodal, i aquí ens perdem", confessa Norris.

Els últims anys molts investigadors experimenten amb peixos zebra. Els seus embrions són transparents i se'n poden modificar algunes cèl·lules perquè siguin fluorescents i es pugui observar la formació dels òrgans. Burdine ha estudiat com el nodal modela l'anatomia del cor del peix zebra mentre les cèl·lules embrionàries migren per l'òrgan. "Sembla que el nodal digui directament a les cèl·lules del costat esquerre que es belluguin més de pressa que les del costat dret", explica. En un estudi publicat al gener a PLoS Genetics , el seu grup de recerca explica com les cèl·lules del costat esquerre, que es mouen ràpidament, arrosseguen el cor sencer en el sentit de les agulles del rellotge. Més endavant el cor desenvolupa els seus costats dret i esquerre característics a partir d'aquest primer gir.

Els hemisferis del cervell

Hi ha estudis que apunten que aquests senyals primerencs també tenen influència en el desenvolupament del cervell. Ja fa temps que els científics saben que els dos hemisferis del cervell humà presenten diferències significatives. El dret, per exemple, té un paper important en la comprensió de les vides mentals dels altres. L'hemisferi esquerre és important per centrar l'atenció. També hi ha diferències entre els costats del cervell d'altres vertebrats; tanmateix, l'origen d'aquest desequilibri és majoritàriament un misteri.

Joshua T. Gamse, un biòleg de la Universitat de Vanderbilt, també ha estudiat el peix zebra i ha descobert que el nodal és responsable que una petita part del seu cervell creixi de manera diferent a cada costat. Després aquesta diferència s'estén cap enfora a altres parts del cervell. Tot i això, no se sap del cert si els humans i altres mamífers es desenvolupen de manera semblant.

Mentre investiguen aquests senyals biològics, els científics també estudien trastorns que poden estar-hi vinculats. És possible que el situs inversus , la inversió total dels òrgans que va descriure Baillie el 1788, sigui el més espectacular, però també un dels més inofensius. "La gent pot anar pel món amb el seu eix totalment invertit i ningú no ho sap fins que el seu metge s'adona que no té el cor on hauria de ser", diu Burdine. "Et mires al mirall i tens un aspecte perfectament normal -comenta Norris-. No deixes de tenir una aparença d'ésser humà només per veure't al revés". El veritable perill, segons sembla, és en les inversions parcials, "quan et trobes amb una confusió, quan les coses no acaben d'encaixar", segons Norris. Els casos més preocupants són els que afecten el cor. "Tenir el cor en un lloc equivocat i la resta de coses al seu lloc -explica Burdine- gairebé sempre és fatal". En altres casos, el cor creix on li pertoca, al costat esquerre del cos, però les estructures de l'interior de l'òrgan -les vàlvules i les cambres- creixen al costat equivocat. Pot ser que aquests trastorns no siguin mortals immediatament, però poden ser perillosos més endavant, al llarg de la vida, i fan necessària una intervenció quirúrgica complexa per reorganitzar el cor.

Burdine espera que la recerca sobre els trastorns de la polarització dreta-esquerra permeti dissenyar proves genètiques per predir el risc de patir aquests defectes coronaris amagats. Fins i tot hi veu aplicació per als intents de reconstrucció de cors danyats amb cèl·lules mare, per guiar-les a dreta o esquerra.