La mayoría de las células en los cuerpos de los seres vivos duplican su contenido y se separan físicamente en nuevas células a través del proceso de división celular. Pero en muchas especies, las células germinales, aquellas que se convierten en óvulos o espermatozoides, no se separan por completo. Permanecen interconectados a través de pequeños puentes llamados canales de anillo y se agrupan.

En un nuevo estudio, los investigadores de Yale descubren por primera vez cómo es que las células germinales de las moscas de la fruta forman estos canales anulares, un hallazgo que dicen que proporcionará nuevos conocimientos sobre una característica ampliamente compartida del desarrollo y sobre enfermedades en las que la división celular es interrumpido.

Los hallazgos fueron publicados el 9 de marzo en Developmental Cell.

Los científicos han observado canales anulares en células germinales masculinas y femeninas en todo tipo de especies, desde organismos más simples como esponjas y moscas de la fruta hasta animales más complejos como ratones y humanos. Y aunque su propósito no se entiende completamente, hay evidencia de que los canales anulares son importantes para el desarrollo celular, dicen los investigadores.

« Por ejemplo, en las moscas de la fruta hembras, se requieren canales anulares para hacer crecer un ovocito funcional, un óvulo en desarrollo », dijo Lynn Cooley, profesora de genética de CNH Long en la Facultad de Medicina de Yale y autora principal del nuevo estudio. « Si bloquea los canales de los anillos, las moscas hembras desarrollan huevos diminutos y no pueden reproducirse ».

Pero no está claro cómo se forman los canales anulares.

Para comprender mejor su formación, los investigadores utilizaron un enfoque de imágenes en vivo. Marcaron varias proteínas del canal del anillo en moscas de la fruta con moléculas fluorescentes y, utilizando un microscopio, observaron lo que hacían esas proteínas con el tiempo en las células germinales de machos y hembras.

« Cuando hicimos esto, vimos los primeros signos de una estructura que llamamos cuerpo medio de la línea germinal », dijo Kari Price, becaria postdoctoral en el laboratorio de Cooley y autora principal del estudio.

El cuerpo medio es una estructura que se forma durante la división celular y una de sus funciones es reclutar las moléculas necesarias para cortar las células al final del proceso. En el estudio, los investigadores encontraron que una parte media del cuerpo inusualmente grande se formó en las células germinales de la mosca de la fruta, permaneció alrededor de 20 a 30 minutos y luego, en lugar de iniciar la separación total, experimentó una remodelación dramática de una esfera a un anillo. Estos anillos de la mitad del cuerpo luego se convirtieron en canales de anillos estables que conectaban las células hermanas.

Los investigadores también encontraron esta transición del canal de la mitad del cuerpo al anillo en ratones y pólipos de agua dulce, lo que sugiere que es una característica que se ha conservado a lo largo de la evolución.

« Ver este pequeño objeto sólido convertirse en un anillo, que no se había observado antes en células vivas intactas. Fue, para nosotros, muy sorprendente; fue un momento ‘a-ha' », dijo Cooley. « Y hubiera sido difícil descubrir esto en algo que no fuera moscas de la fruta. Este estudio es un gran ejemplo de cómo los sistemas modelo como las moscas de la fruta son esenciales para comprender los mecanismos fundamentales del desarrollo ».

Además de ser un paso importante hacia la comprensión de la función y la formación de los canales anulares, dicen los investigadores, el nuevo descubrimiento también puede brindar información sobre la división celular incompleta que ocurre en el desarrollo típico en una variedad de especies y sobre enfermedades en las que la división celular incompleta es implicados, como el cáncer colorrectal, el linfoma de Hodgkin y algunos síndromes de inmunodeficiencia.

Los hallazgos también pueden ayudar a los científicos a comprender los comienzos de la evolución.

« Hay criaturas muy primitivas que, cuando se dividen, forman colonias que se unen con puentes celulares persistentes, muy parecido a lo que vemos con las células germinales », dijo Cooley. « Tal vez esta forma de mantener las células hermanas conectadas en una colonia o grupo sea el comienzo de cómo ocurrió la evolución multicelular, y tal vez las células germinales sean un reflejo de eso ».

En el futuro, los investigadores tienen como objetivo identificar los mecanismos que impulsan a las células germinales a permanecer conectadas.

« En este estudio actual, vimos que el bloqueo de una enzima llamada Citron quinasa retrasó o impidió la transición de la parte media del cuerpo al canal del anillo », dijo Price. « Así que estamos analizando la Citron quinasa más profundamente para ver qué hace exactamente en estas células durante la división ».