Las levaduras nos enseñan una lección de humildad

Hoy os voy a hablar de organismos modelo, biodiversidad y evolución; y además, todo ello enlazado mediante el tema propuesto para el XIII Carnaval de Biología organizado por nuestra compañera Marisa Alonso en su blog Caja de Ciencia. El tema es “Levaduras y hongos”, y dado que Marisa es una experta en el campo de las levaduras, me centraré en estos pequeños organismos para deleite de la anfitriona y disfrute de todos vosotros. Lo cual nos lleva a la primera puntualización:

Fission yeast.jpg

La levadura es un organismo modelo clásico, como también lo es la mosca de la fruta (Drosophila melanogaster) o el ratón de laboratorio (Mus musculus). Esto significa que es fácilmente cultivable y manejable en el laboratorio, y además que permite la alteración de su dotación genética de manera que nos facilite el estudio de rutas metabólicas, efecto de fármacos, y un largo etcétera. Pero no entraré en detalles de las bondades de estos bichitos para el día a día investigador, que son muchas y muy diversas. Como decía al principio, voy a hablar de biodiversidad y evolución. Por tanto la primera cuestión sería la siguiente: ¿a qué nos referimos cuando decimos “levadura”?

Mucha gente responderá que son unos polvitos que se le pone a las masas del pan y derivados para que se hinchen. Pues esto puede ser verdad, o no (véase esta explicación). Yo quisiera centrar la atención en la taxonomía es decir, lo concerniente a la nomenclatura y clasificación de los seres vivos. Porque cuando decimos “levadura”, todo el mundo pensamos en la famosa Saccharomyces cerevisiae, que además de ser la utilizada en la preparación de la cerveza y el pan, es la más frecuente en laboratorios de biología molecular. Pero esto no significa que sea la única. El término popular “levadura” da nombre a un montón de organismos que, pese a pertenecer todos al reino Hongos (el "reino" es una agrupación taxonómica, nadie se piense que hay un país soberano dominado por estos seres), incluye especies de una impresionante variabilidad. Lo que nos interesa en esta reflexión es que pese a que grosso modo una levadura se nos represente bien parecida a una bacteria (si las miras por un microscopio, verás que aunque la levadura es mucho más grande, son como bolitas; ambas son organismos unicelulares...), en realidad se parece mucho más a nosotros. Para empezar, las levaduras tienen su material genético recogido en una estructura llamada núcleo, rasgo que junto a otras características define a los organismos eucariotas. Como nosotros también somos eucariotas, algunos genes de las levaduras son sorprendentemente parecidos a los nuestros.

Esto requiere otra mini-explicación: hay que tener en cuenta que todos los organismos compartimos un origen común a partir del cual nuestros antepasados fueron separándose; por lo tanto, muchos de los genes que tenemos están presentes (es decir, existe una versión parecida) en casi todos los organismos vivos. Cuando esto sucede se dice que están conservados. A mayor importancia de la función, mayor conservación. Ejemplo: todos, todos los seres vivos tienen ribosomas (una estructura imprescindible para convertir la información contenida en el ADN en proteínas), por lo tanto los genes relacionados con los ribosomas están más conservados. Por eso a menudo se utilizan como referencia para analizar las relaciones entre especies: sus genes ribosomales serán más parecidos cuanto menos hayan divergido esas especies a lo largo del tiempo. Pero finalmente, todos los genes ribosomales son lo bastante similares como para reconocerse. Cuando se estudian funciones esenciales de nuestra biología molecular, es interesante analizar si la levadura ya los presentaba antes de que nuestros ancestros se separasen de aquellas, hace tantos millones de años. Así se obtiene una buena herramienta para inferir funciones de genes recién descubiertos, o para ensayar fármacos que tengan como diana procesos celulares conservados durante todos esos millones de años de evolución. 

En bioquímica y biología molecular, estudiar los procesos desde una perspectiva evolutiva tienen esa utilidad: mediante comparación y establecimiento de homologías se obtiene una buena cantidad de pistas a la hora de decidir hacia dónde dirigir la investigación. Pero a veces se obvia una cuestión más que importante, y tiene que ver con la biodiversidad. Se dice muy a menudo “este gen está conservado en levaduras”. Pues bien, la pregunta siguiente sería ¿en qué levaduras? Porque resulta que además de S. cerevisiae existen muchas más levaduras como modelo experimental. Sólo mencionaré una de ellas, la más famosa (y así además le hago la pelota a la anfitriona del Biocarnaval): Schizosaccharomyces pombe. Esta levadura de nombre impronunciable ha permitido conocer muchísimos detalles de la regulación del ciclo celular en eucariotas, y se sigue utilizando como modelo para estudiar rutas implicadas en patologías tan importantes como el cáncer. En ciertos aspectos, la bioquímica de S. pombe se parece más a la nuestra que la de S. cerevisiae [1] (lo cual intenté explicar en este relato también dedicado al Biocarnaval; espero que con el presente artículo ambos se complementen y se entiendan mejor).

¿Y cómo es posible que sean tan distintas? Pues porque aunque las llamemos “levaduras”, esto no significa que sean iguales. Si realizamos un árbol filogenético (no se me asusten: esto significa representar gráficamente las relaciones de descendencia entre linajes de un grupo de organismos, el árbol genealógico, como si dijéramos), veremos que existen ramas muy separadas con grandes grupos de levaduras. Ambas levaduras modelo se encuentran en grupos bastante separados.

 

En este cladograma se representan algunas de las especies de levadura más famosas. Se puede apreciar las diferentes características morfológicas y biológicas de algunos de los miembros del grupo general "Hemiascomicetos". También se observa cómo S. pombe se encuentra en un grupo mucho menos emparentado, dentro de los "Archiascomicetos". Hay que tener en cuenta que la clasificación y nomenclaturas están en constante revisión y muchas veces los grupos cambian; pero lo que es indiscutible es que ambas pertenecen a grupos separados (fuente de la imagen, creada a partir de [2]).

Este mismo hecho se da también en otra escala; muchas veces se dice que determinado gen o proceso está “muy conservado en vertebrados”. Pues bien, no es lo mismo que algo esté conservado en humanos y gorilas - que somos casi hermanos - que lo esté entre humanos, gorilas y peces (ya nos vamos alejando); puede que esté también presente en S. cerevisiae, pero si no está en S. pombe no podemos decir alegremente que está conservado en levaduras, habrá que matizar. Se ha observado que la diversidad genómica entre especies de levadura situadas incluso dentro de un mismo grupo filogenéticamente robusto (es decir, con un origen común fácilmente identificable y distinguible de otros grupos de especies) es tan amplia como la que puede existir entre los mamíferos y las aves [2]. Por tanto, cuando un gen tiene homólogos en esos dos tipos de levadura tan separados filogenéticamente como S. cerevisiae y S. pombe, es que debe ser realmente crucial para una célula eucariota.

 

 

Representación de la biodiversidad de nuestro planeta. Nótese la insignificancia de la ramita que señala los seres humanos, perdida entre todas las demás(fuente de la imagen original; el Batablanca lo he añadido yo, por supuesto)

Bien, vamos terminando la lección de hoy. Me gustaría transmitir la importancia de varias cosas: por un lado, de hablar con precisión y usar correctamente la información filogenética disponible. Una nomenclatura “popular” puede inducir a error, para eso se inventó la taxonomía y la nomenclatura binomial (Saccharomyces es el género; la especie, Saccharomyces cerevisiae). Hay que precisar qué tipo de levadura es la que estamos manejando cuando analizamos y presentamos nuestros datos. Por otro lado, recordad que nada en biología tiene sentido si no es a la luz de la evolución; hay que analizar aquel gen o proteína que utilizamos y saber cuándo (en qué punto de la evolución de los organismos) apareció y dónde sigue estando presente (en qué grupos de organismos) si queremos saber realmente todo acerca de su papel en el entorno celular. Y finalmente, y aquí llega la dosis de humildad prometida en el título, hay que ser conscientes de la increíblemente vasta diversidad que existe dentro de cada gran grupo de organismos vivos. No restemos importancia a todo lo que no tiene cuatro extremidades y una cabeza pensante, pues compartimos mucho de nuestra biología con cualquiera de los miles de bichos y celulitas independientes que pueblan este planeta, y si nos colocamos todos juntos en una gran foto de familia, observaremos que no ocupamos un puesto más privilegiado, ni somos más antiguos, ni estamos más arriba de ninguna escalera.

Simplemente, hemos aprendido antes que nadie cómo utilizar a los demás. 

Carlos Romá Mateo

 

Referencias:

 [1] Wildt S, & Gerngross TU (2005). The humanization of N-glycosylation pathways in yeast. Nature reviews. Microbiology, 3 (2), 119-28 PMID: 15685223

[2] Dujon B (2006). Yeasts illustrate the molecular mechanisms of eukaryotic genome evolution. Trends in genetics : TIG, 22 (7), 375-87 PMID: 16730849

 (Fuente de la primera imagen, una foto de la mencionada S. pombe)

 

Esta entrada participa en la XIII Edición del Carnaval de Biología, alojado por Marisa Alonso Núñez(@lualnu10 para los amigos) en Caja de Ciencia.
 
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8 Comentarios en “Las levaduras nos enseñan una lección de humildad”

  1. alexishidrobo Mayo 29, 2012 at 2:10 am #

    Carlos: Muy buen articulo. Hoy he aprendido mucho mas de lo que aprendí en mi clase de biología. Muchas gracias.
    Alexis.

    • Dr. Litos (@DrLitos) Mayo 29, 2012 at 10:16 am #

      Pues nada, objetivo conseguido! Ahora échale un ojo a la versión "fantástica" publicada en Jindetrés, y ya me cuentas!

  2. paulohernandez Mayo 28, 2012 at 5:25 pm #

    Excelente y muy divulgativo artículo, Carlos.

  3. Marisa Alonso Núñez Mayo 28, 2012 at 3:27 pm #

    Me ha encantado tu entrada Carlos!!!! y se te nota demasiado (aunque no lo hubieras puesto por escrito) que querías hacerme la pelota!!! jejejejeje...
    Bueno, ahora en serio. Me ha gustado mucho cómo has presentado la importancia de las levaduras en investigación y lo bien que has explicado las relaciones evolutivas entre diferentes organismos, Es una aportación genial al Biocarnaval 🙂 Gracias
    Marisa

    • Dr. Litos (@DrLitos) Mayo 29, 2012 at 10:15 am #

      Me alegro mucho de que te haya gustado, tenía miedo de haber metido la gamba ante una experta como usted!

      Y sí, lo del peloteo lo puse explícitamente para curarme en salud antes de que me lo dijese alguien XD

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