El rellotge biològic sempre va “a tempo”?

El rellotge biològic sempre va “a tempo”?

L’observació de la natura, com ara la vegetació, els processos ecològics o el comportament animal, no sempre ha vingut dels estudiosos naturalistes. L’ésser humà ja tenia interès en entendre el paisatge que el rodejava a l’època dels caçadors i recol·lectors. Conèixer la presa i la seva conducta era clau per a anticipar-se als seus moviments i donar-li caça. Amb el pas de la història els intel·lectuals s’endinsaren a la recerca del coneixement i començaren a estudiar l’univers d’una forma més rigorosa i analítica, sense que les antigues fonts d’informació desapareguessin completament. Devia ser força habitual que els caçadors, observadors i rastrejadors per ofici, descobrissin escenes desconegudes per a la humanitat. Aquest és el cas del cérvol i del que van batejar inicialment com a còpula falsa. Els caçadors europeus de mitjan s. XIX observaven com els cérvols copulaven durant els mesos de juliol i agost, però no eren capaços de contemplar l’embrió, dins del cos de la femella, fins a finals de desembre. Quin significat tenia aquella incoherència temporal? Podien els cérvols falsejar el coit per despistar els seus depredadors?

Fig. 1. Dos cabirols (Capreolus capreolus). Font:  Embryonic development in slow motion | ETH Zurich.

La primera explicació que varen donar es va provar incorrecta. Els cérvols sí copulaven de forma verídica a l’estiu i els òvuls eren fecundats adequadament. Llavors, per què els caçadors no observaven cap fetus fins a finals de desembre? Feia la sensació que en la cambra incubadora el temps es congelés durant tres o quatre mesos. Com si la Terra continués girant al voltant del Sol i la vida seguís en moviment a tots els racons del món excepte per aquell úter on hauria d’estar creixent un cérvol. Aquest fenomen es coneix actualment com a diapausa embrionària, i evidentment el temps ni s’atura ni fa un salt endavant, sinó que l’embrió es manté suspès a l’estat de blàstula durant un període del desenvolupament inicial. Es dóna una suspensió total del creixement de l’embrió i es reactiva setmanes o mesos més tard sense que pateixi cap mena de deteriorament. A partir de la recerca en el cérvol, els biòlegs van anar gratant en diferents estudis i ara per ara, la diapausa embrionària apareix en més de 130 espècies distribuïdes en 7 ordres dins la classe dels mamífers. 

Fig. 2. Desenvolupament embrionari des del zigot fins a la gàstrula. En la diapausa embrionària el fetus queda pausat en l’estat de blàstula, que és la primera formació on veiem diferenciació i reorganització cel·lular. Font: (127) Pinterest amb traducció pròpia.

El part i la cria dels nounats és una situació demandant d’energia, que s’inverteix sobretot en l’alimentació i creixement de la descendència i en la seva protecció. Les espècies tenen estratègies per assegurar-se que les condicions ambientals siguin favorables per a la criança. Alguns animals migren a llocs més nutritivament rics o hibernen i passen la pitjor època de l’any aïllats i amb el metabolisme al mínim. Ara sabem que altres animals aturen el creixement del fetus i d’aquesta forma poden controlar quan es dóna el part independentment del moment de fecundació i de la duració de l’embaràs. Una estratègia especialment interessant és la de l’ós negre (Ursus americanus), ja que té ovulacions freqüents que permeten a la femella solitària acumular fetus de diferents progenitors en còpules seqüencials, que entren en diapausa embrionària i es reactiven tots al mateix temps. En un sol part neixen diferents cadells de múltiple paternitat.

Així doncs, la diapausa embrionària és útil per cerciorar-se que els fills tenen les millors condicions possibles per créixer. Però qui o què decideix quan posar en pausa el fetus i quan reactivar-lo? En els mamífers es coneixen dos mecanismes no exclusius: la diapausa lactacional, que l’embrió es manté suspès mentre la mare encara està alletant els nounats, i la diapausa estacional, en què la detenció de l’embrió és induït en cada gestació. En aquest últim s’ha demostrat que el fotoperíode, la nutrició, la temperatura i la pluja poden afectar a la pauta de la diapausa i que alguns esdeveniments, com el solstici, provoquen la reactivació del fetus. 

Fig. 3. Representació cronològica de la diapausa embrionària en dues espècies diferents. En el cabirol Capreolus capreolus es dóna la suspensió del fetus durant 5 mesos per diapausa estacional. La reactivació apareix amb el solstici d’hivern (hemisferi nord) i el part té lloc 5 mesos més tard a finals de primavera. En el marsupial Macropus eugenii es dóna la suspensió del fetus durant un any sencer per diapausa lactacional i estacional. La reactivació apareix amb el solstici d’estiu (hemiferi sud) i gairebé 30 dies més tard la descendència neix i continua desenvolupant-se a la bossa marsupial . Font: Renfree and Fenelon, 2017.

En començar a entendre aquest fenomen i a descriure quin paper juga en la reproducció, els investigadors comencen a fer-se més i més preguntes. Algunes d’elles han sigut necessàries per conèixer les rutes moleculars que ara es consideren coneixement bàsic de la biologia del desenvolupament. Com poden les blàstules sobreviure i continuar viables durant aquest període de pausa, que pot arribar a durar fins a un any en alguns casos? Quins són els senyals que posen l’embrió a dormir, el mantenen segur i el desperten altra vegada?

Anys d’estudi es resolen en un mapa altament complex ple de vies moleculars amb àrees encara ara desconegudes. Intervenen una gran quantitat de proteïnes; nutrients, hormones, enzims, factors de creixement, factors de transcripció… totes amb el potencial de regular el desenvolupament embrionari. Els senyals adequats inactiven el creixement del fetus aturant totalment la divisió i la diferenciació cel·lular. La majoria de cèl·lules queden desproveïdes d’orgànuls i conserven pràcticament només els mitocondris, entrant en un estat de metabolisme bàsic. A més a més, s’ha observat que tot aquest gran ball de proteïnes no està només dirigit per la mare, sinó que l’embrió també hi participa. Podríem dir que estableixen la primera conversa de moltes i és a través de l’intercanvi de senyals que poden sincronitzar l’estada quiescent del fetus.

Fig. 4. Individu de ratolí (Mus musculus). El ratolí és l’espècie model més estudiada per a la diapausa lactacional, que és una característica comuna dels rosegadors. Font: (Italiano) Mus musculus: Sistematica, Habitat, Biologia, Ruolo Ecologico … (antropocene.it).

Potser encara queda un llarg camí per acabar de resoldre el puzzle de la diapausa embrionària i potser mai tindrem la resposta absoluta. Però és un tema actual que interessa a molts grups d’investigació i s’estan fent progressos formidables. Estudiar i identificar quins factors regulen aquest fenomen permet millorar el control del desenvolupament embrionari in vitro. Aquesta informació no només té pes en el camp de la medicina de la reproducció, sinó que és absolutament important pels programes de conservació d’espècies. Desenvolupar embrions o mantenir-los en letargia en un laboratori podria salvar a moltes espècies de l’extinció. A més, entendre com un grup de cèl·lules, normalment programades per dividir-se una vegada i una altra, aturen completament el creixement, podria ajudar-nos a identificar nous mecanismes per regular el creixement descontrolat de les cèl·lules canceroses i adormir-les de forma permanent. 

BIBLIOGRAFIA

Fenelon, J. and Renfree, M., 2018. The history of the discovery of embryonic diapause in mammals. Biology of Reproduction, 99(1), pp.242-251.

Renfree, M. and Fenelon, J., 2017. The enigma of embryonic diapause. Development, 144(18), pp.3199-3210.

van, d. and Ulbrich, S., 2020. Embryonic diapause in the European roe deer (Capreolus capreolus). Bioscientifica Proceedings,.

Deixa un comentari

L'adreça electrònica no es publicarà. Els camps necessaris estan marcats amb *