La biología no deja de sorprendernos. Una reciente investigación en la mosca de la fruta, Drosophila melanogaster, acaba de revelar cómo la forma y la disposición de los órganos internos pueden diferir entre sexos. Aunque parezca sorprendente, estos insectos nos ofrecen pistas que pueden dar lugar a aplicaciones en la salud humana.
La geometría en la biología
Desde la época de Aristóteles sabemos que los órganos tienen posiciones específicas dentro del cuerpo. Sin embargo, apenas se ha prestado atención a por qué los órganos adoptan formas y configuraciones particulares.
En el estudio antes citado, y recién publicado, se han utilizado técnicas avanzadas de microtomografía computarizada (microCT) para escanear y analizar los órganos de Drosophila melanogaster en tres dimensiones. De este modo, los investigadores han demostrado que tanto su forma como su disposición son diferentes según el sexo.
Uno de los hallazgos más curiosos es la diferencia en la forma del intestino entre machos y hembras. En concreto, los intestinos de las hembras son más largos y tienen curvas más pronunciadas en comparación con los de los machos. Y las diferencias no son simplemente una cuestión de tamaño, sino que se mantienen de un modo activo por una interacción, tanto mecánica como química, entre los músculos intestinales y la tráquea, un sistema de tubos que en las moscas actúa de manera similar a los vasos sanguíneos en los humanos.
La interacción se produce a través de una señal molecular que producen los músculos intestinales y que afecta a la tráquea, provocando que esta se ramifique más en las hembras. A su vez, las ramas de la tráquea ayudan a mantener las curvas del intestino en su lugar. Y, en conjunto, la interacción tiene consecuencias fisiológicas ya que, en las hembras, una mayor ramificación de la tráquea está asociada con el aumento de la capacidad reproductiva.
Concretamente, y en relación con la señal química específica, los músculos intestinales de las hembras producen una molécula, similar al factor de crecimiento de fibroblastos (FGF), denominada Branchless (Bnl). Este ligando se expresa en las células musculares intestinales y en los enterocitos (células que recubren el intestino). La señal química de Bnl promueve la ramificación de las tráqueas que llevan oxígeno a los órganos.
Además de las señales moleculares, las señales mecánicas desempeñan un papel crucial en esta interacción. Las tráqueas se ramifican y abarcan los pliegues del intestino, ayudando a mantener la forma específica del órgano digestivo en las hembras. Estas ramas de la tráquea no solo proporcionan soporte físico, sino que también contribuyen a mantener la tensión mecánica en las curvas intestinales. De este modo garantizan que el intestino conserva su configuración correcta.
Y, cómo no, la regulación genética también es fundamental en este proceso. La diferencia en la expresión del ligando Bnl entre machos y hembras es controlada por la denominada vía de determinación sexual. En las hembras, el gen Sex lethal (Sxl) regula la expresión de Bnl, lo que resulta en una mayor ramificación de las tráqueas. El control genético asegura que las hembras tengan un intestino más largo y curvado.
Implicaciones para la salud humana
Aunque estos hallazgos provienen de estudiar la mosca de la fruta, sus implicaciones pueden llegar a ser realmente importantes para el avance en medicina. En nuestra especie también existen diferencias en la forma y disposición de los órganos entre hombres y mujeres que no siempre pueden explicarse teniendo en cuenta solo el tamaño corporal. Por ejemplo, se ha observado que las mujeres tienen intestinos más largos que los hombres, lo que podría influir en cómo se procesan los alimentos y en la susceptibilidad a ciertas enfermedades.
Pero ¿de qué manera estas diferencias nos pueden llevar a avances en la medicina personalizada? Pues, por ejemplo, podemos estudiar y tratar bajo una nueva perspectiva enfermedades gastrointestinales como el cáncer de colon y las enfermedades inflamatorias del intestino, ya que estas muestran una incidencia diferente entre sexos.
Por otro lado, el estudio en Drosophila melanogaster sugiere que los sistemas vasculares humanos, con sus similitudes y diferencias con el de la tráquea de las moscas, podrían desempeñar un papel crucial en la forma y función de los órganos. Investigaciones futuras podrían centrarse en cómo las interacciones entre los músculos y los vasos sanguíneos en humanos afectan a la salud.
Sin lugar a dudas, comprender cómo los cambios en la geometría de los órganos, en general, influyen en las enfermedades y en su tratamiento nos puede inspirar en el desarrollo de nuevos proyectos de investigación biomédica.
Tal y como concluyen los autores del estudio, considerando la geometría de los órganos y las relaciones entre ellos en 3D, es de esperar “que las características específicas de la forma y/o posición de los órganos puedan ayudar a diagnosticar trastornos gastrointestinales o incluso a predecirlos antes de su manifestación clínica.”
Francisco José Esteban Ruiz recibe fondos para investigación de la Universidad de Jaén (PAIUJA-EI_CTS02_2023), de la Junta de Andalucía (BIO-302), y está parcialmente financiado por el Ministerio de Ciencia e Innovación, la Agencia Estatal de Investigación (AEI) y el Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER) bajo el proyecto PID2021-122991NB-C21. Además, recibe fondos para investigación de la Fundación Alicia Koplowitz (convocatoria 2021) y es asesor científico de la asociación Síndrome STXBP1.
