Los planarios y la regeneración: Hechos y posibles aplicaciones

Linda Crampton es escritora y profesora licenciada en biología. Le encanta estudiar la naturaleza y escribir sobre los seres vivos.

Dugesia subtentaculata

Eduard Sola, vía Wikimedia Commons, CC BY-SA 3.0 License

¿Qué es un planario?

Para muchos estudiantes de biología, la palabra «planario» evoca la imagen de un extraño gusano plano con los ojos cruzados y una sorprendente capacidad de regeneración. Incluso pequeños trozos de un planario pueden regenerar las partes del cuerpo que le faltan y formar un individuo completo. Este animal es muy popular en los laboratorios escolares y en la investigación científica. Los recientes descubrimientos sobre su biología pueden ayudarnos en la búsqueda de la regeneración de tejidos, órganos y partes del cuerpo humano.

Múltiples especies se denominan planarias, aunque muchas de ellas no pertenecen al género Planaria. La Dugesia se utiliza a menudo como planaria en los laboratorios escolares, por ejemplo. Las planarias son criaturas de agua dulce que tienen muchas características en común, incluyendo la mayoría de sus rasgos anatómicos y su capacidad de regeneración. Son pequeñas criaturas que pueden verse a simple vista, pero que se observan mejor con un microscopio. Los científicos están haciendo algunos descubrimientos interesantes sobre sus células y su comportamiento.

Tamaño de las planarias típicas de laboratorio

Rev314159, va flickr, CC BY-ND 2.0 License

Las planarias pertenecen al filo de los platelmintos, o phylum Platyhelminthes. El nombre del filo proviene de las palabras griegas platy, que significa plano, y helminth, que significa gusano. Las tenias y las lombrices también son gusanos planos.

Características externas

Como indica el nombre de su filo, los planarios tienen un cuerpo aplanado. Su color varía. Se mueven con un movimiento deslizante y ondulante. Sus «ojos» son en realidad puntos oculares (u ocelos) que pueden detectar la intensidad de la luz pero no pueden formar una imagen.

Los planarios suelen tener una proyección en forma de oreja a cada lado de su cuerpo junto a los ojos. Estas proyecciones se llaman aurículas. No desempeñan un papel en la audición, como su nombre podría sugerir, sino que contienen quimiorreceptores para detectar sustancias químicas. También son sensibles al tacto. Las aurículas ayudan a los planarios a encontrar comida.

La boca de un planario está situada aproximadamente a la mitad de la parte inferior de su cuerpo. En muchos individuos se puede observar una estructura en forma de vara junto a la boca y bajo la superficie del animal. Se trata de la faringe, una estructura tubular que conduce al resto del tubo digestivo. Los planarios extienden su faringe a través de la boca para aspirar el alimento. Todos los planarios tienen una faringe y se alimentan por este método, aunque la estructura no sea visible externamente.

Sistemas digestivo y excretor

Un planario tiene un sistema digestivo, excretor y nervioso, pero no un sistema respiratorio o circulatorio. El oxígeno entra en el cuerpo y viaja a las células del animal por difusión. El dióxido de carbono sale de las células y viaja a la superficie del cuerpo por el mismo proceso. La delgadez del cuerpo del animal hace que el intercambio de gases sin estructuras especiales sea práctico.

Digestión

Los planarios son carnívoros y obtienen su alimento por depredación o carroñeo. La faringe muscular se extiende a través de la boca para recoger el alimento y luego se retira al interior del cuerpo. La faringe conduce a un tracto digestivo ramificado. Los nutrientes del alimento se difunden a través de la pared de este tracto y llegan a las células del animal. Los alimentos no digeribles salen por la boca. Las planarias no tienen ano.

Excreción

El cuerpo de una planaria contiene estructuras tubulares llamadas protonefridios, que contienen células de llama. Las células de llama contienen estructuras en forma de hilo llamadas flagelos. Los flagelos laten, lo que recuerda a una llama parpadeante y da nombre a las células. Los flagelos que baten mueven el líquido que contiene sustancias de desecho fuera del cuerpo a través de los poros de la superficie del animal.

Estructura de una neurona humana, o una célula nerviosa

Instituto Nacional del Cáncer, vía Wikimedia Commons, CC BY-SA 3.0 license

La estructura anterior es una neurona de mamífero, no de planaria, pero muestra la relación entre el cuerpo celular y el axón en las planarias. El axón es la prolongación del cuerpo celular.

Sistema nervioso

La cabeza de un planario contiene dos ganglios conectados, que se conocen como ganglios cerebrales. Un ganglio es una masa de tejido nervioso compuesta por los cuerpos celulares de las neuronas. El cuerpo celular contiene el núcleo y los orgánulos de una neurona. Una prolongación del cuerpo celular llamada axón transmite el impulso nervioso a la siguiente neurona. Los nervios de una planaria contienen un haz de axones.

Los nervios se extienden desde los ganglios cerebrales a través del cuerpo de la planaria, que contiene otros ganglios. Los ganglios y los nervios forman un sistema nervioso en forma de escalera, como se muestra en la siguiente ilustración.

Los ganglios conectados en la cabeza de un planario se denominan a veces cerebro, aunque forman una estructura mucho más simple que nuestro cerebro. Sin embargo, la actividad del «cerebro» del animal es interesante. Esta actividad se está explorando en experimentos de aprendizaje y farmacología con el animal.

Sistema nervioso de un planario

Putaringonit, vía Wikimedia Commons, Licencia CC BY-SA 3.0

El cuerpo de un planario contiene músculos que se extienden en varias direcciones. Su superficie inferior produce mucosidad y tiene muchas estructuras parecidas a pelos llamadas cilios. Estas características permiten al animal desplazarse sobre las superficies mediante un movimiento de deslizamiento mientras los cilios laten. Las planarias también nadan por el agua.

Sistema reproductivo

Algunas especies de planarias se reproducen tanto sexual como asexualmente. Otras se reproducen sólo asexualmente. Las especies que pueden reproducirse sexualmente contienen tanto ovarios como testículos y son por tanto hermafroditas. El esperma se intercambia entre dos animales durante el apareamiento. Los huevos se fecundan internamente y se depositan en cápsulas.

En la reproducción asexual, el extremo de la cola de una planaria se separa del resto del cuerpo. La cola desarrolla una nueva cabeza y el extremo de la cabeza del animal desarrolla una nueva cola. Como resultado, se producen dos individuos.

Células madre

Los planarios pueden regenerar las partes que les faltan debido a la presencia generalizada de células madre. Una célula madre no está especializada pero puede producir células especializadas cuando se estimula correctamente. Las células madre de las planarias se conocen como neoblastos. La naturaleza de los neoblastos y los procesos que ocurren a medida que se activa y se lleva a cabo la regeneración todavía se están investigando.

Los humanos también tienen células madre, pero en un grado más limitado que los planarios. Las células tienen una característica conocida como potencia y se clasifican de la siguiente manera.

  • Las células madre totipotentes pueden producir todo tipo de células del cuerpo más las células de la placenta.
  • Las células pluripotentes pueden producir todo tipo de células del cuerpo pero no las células de la placenta.
  • Las células multipotentes pueden producir varios tipos de células especializadas.
  • Las células unipotentes pueden producir sólo un tipo de célula especializada.

Las células madre de las planarias son pluripotentes (o al menos las que se han estudiado lo son). Hay tantas en todo el cuerpo que incluso un pequeño trozo de planaria contiene las células.

El vídeo que aparece a continuación muestra cómo se corta una planaria por la mitad y luego crece en dos organismos. Los biólogos suponen que, debido a que el sistema nervioso de un planario es mucho más simple que el nuestro, no siente dolor de la forma en que lo hacemos nosotros. Sin embargo, esto es sólo una suposición.

Capacidad de regeneración

Los nuevos individuos producidos al cortar un determinado planario en pedazos son genéticamente idénticos a su «padre». Incluso cuando el cuerpo se corta en más de cien trozos, cada uno de ellos se convierte en un animal completo. En el siglo XIX, un científico llamado Thomas Hunt Morgan afirmó que 279 trozos de una planaria regenerarán nuevos individuos.

No es necesario separar completamente una planaria en trozos para provocar la regeneración. Si se corta la cabeza por la mitad mientras se deja el resto del cuerpo intacto, cada mitad de la cabeza regenera la parte que falta. Como resultado, el animal acaba teniendo dos cabezas. La regeneración en un planario tarda unos siete días o, a veces, un poco más.

Datos sobre la regeneración de los planarios

  • Si sus neoblastos son destruidos por la radiación, un planario que ha sido cortado es incapaz de regenerar las partes que le faltan y muere en pocas semanas.
  • Si se trasplantan nuevos neoblastos a un animal irradiado, éste recupera su capacidad de regeneración.
  • Cuando se amputa una parte de una planaria, los neoblastos se desplazan a la herida y forman una estructura llamada blastema. En esta estructura se produce la producción y diferenciación de nuevas células.
  • Las piezas obtenidas de dos zonas del cuerpo de un planario son incapaces de regenerar un animal entero. Estas zonas son la faringe y la cabeza por delante de los ojos.

Los investigadores están estudiando los procesos de señalización que indican a los neoblastos que migren a la zona lesionada y que luego produzcan una serie de células especializadas. La investigación es importante para comprender el comportamiento de las células madre en las planarias y quizá en los seres humanos.

Nuevas Tendencias de Investigación: Genes y ARN

Las células liberan moléculas de señalización para influir en otras células. Las moléculas suelen ser proteínas. Hacen su trabajo uniéndose a receptores en la superficie de otras células, que también son proteínas. La unión de una molécula señalizadora y su receptor desencadena una respuesta particular en la célula receptora.

El ADN del núcleo de una célula contiene instrucciones codificadas para fabricar las proteínas que necesita un organismo, incluidas las que actúan como moléculas señalizadoras. El código para fabricar una proteína específica se transcribe en una molécula de ARN mensajero, que viaja a los ribosomas fuera del núcleo. Aquí se fabrica la proteína correspondiente.

Cada gen de una molécula de ADN codifica una proteína específica. Algunos investigadores de las planarias están centrando sus estudios en los genes y los transcritos de ARN (ARN mensajero transcrito a partir de un gen específico en una molécula de ADN). Estos estudios pueden ofrecer nuevos conocimientos sobre el proceso de regeneración en los animales.

Un gen de las células madre de las planarias que se cree que está implicado en la regeneración se llama gen piwi (pronunciado pee-wee). Nosotros tenemos un gen estrechamente relacionado en nuestros espermatozoides y óvulos. También desempeña un papel en la actividad de nuestras células madre. Algunos de los otros genes que intervienen en la regeneración de las planarias se parecen a los de los humanos. Quizá algún día aprendamos a utilizar estos genes en la regeneración de partes del cuerpo humano.

Schmidtea mediterranea

Alejandro Sánchez Alvarado, vía Wikimedia Commons, CC BY-SA 2.5 License

Schmidtea mediterranea es un planario muy popular en la investigación científica. Es originaria de Europa y tiene una excelente capacidad de regeneración.

Células Nb2

Un equipo de investigadores de Estados Unidos ha hecho algunos descubrimientos interesantes sobre las células madre de las planarias. Los investigadores han desarrollado un nuevo método para identificar y clasificar los neoblastos de las planarias. Como resultado, han descubierto doce tipos de neoblastos, incluido un tipo que denominan subtipo 2 o Nb2.

El Nb2 es pluripotente y tiene una proteína en su superficie llamada tetraspanina. La proteína está codificada en un gen llamado tetraspanin-1. La tetraspanina es en realidad el nombre de una familia de proteínas. Nuestro cuerpo contiene algunos miembros de esta familia. En los seres humanos, las proteínas están implicadas en el desarrollo y el crecimiento celular.

Los científicos han descubierto los siguientes hechos sobre el comportamiento de las células Nb2.

  • Cuando los investigadores cortaron las planarias, descubrieron que la población de células Nb2 en cada mitad aumentaba rápidamente.
  • Las células que fueron aisladas en el equipo de laboratorio sobrevivieron a un tratamiento de radiación subletal.
  • Cuando las planarias fueron expuestas a una dosis de radiación que normalmente habría sido letal, una sola célula Nb2 inyectada se multiplicó y luego se extendió por los animales, rescatándolos.
  • El transcriptoma de una célula es la suma de todos sus transcritos de ARN. El transcriptoma de las células Nb2 es diferente durante la vida normal, tras la exposición a la radiación subletal y durante la regeneración. Esto sugiere que se está fabricando un conjunto diferente de proteínas en cada situación.

Planaria torva

Holger Brandl et al, vía Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0 License

Posible relevancia para la biología humana

Puede parecer extraño que una criatura que parece ser tan diferente a los humanos pueda contener información relevante para nuestra biología. Sin embargo, a nivel celular, las planarias tienen mucho en común con los humanos. Incluso sus órganos y sistemas tienen algunas similitudes con los de los humanos.

Un investigador llama a los planarios una placa de Petri in vivo para las células madre pluripotentes. Un experimento in vivo se realiza en seres vivos. Un experimento in-vitro se realiza en material de laboratorio, como las placas de Petri. Los experimentos realizados en material de vidrio pueden ser útiles. Sin embargo, tienen un valor limitado, porque faltan las interacciones que se dan en los cuerpos vivos. En el cuerpo de las planarias, estas interacciones están presentes. El estudio de los animales podría conducir a avances en nuestra comprensión de la biología humana.

  • Información sobre los platelmintos de la Universidad de Rice
  • Introducción a los platelmintos del Museo de Paleontología de la Universidad de California
  • Datos sobre la regeneración de los planarios del Instituto Max Planck de Medicina Molecular Medicine
  • Información sobre un neoblasto recién descubierto de la revista Science
  • Un resumen de la nueva investigación sobre Nb2 de la revista Cell

© 2018 Linda Crampton

Linda Crampton (autora) de British Columbia, Canadá el 29 de junio de 2018:

Muchas gracias, Devika.

DDE el 29 de junio de 2018:

Me has entretenido con muchos datos y títulos fascinantes. Este no es una excepción¡

Linda Crampton (autora) de British Columbia, Canadá el 21 de junio de 2018:

Muchas gracias por la visita y el amable comentario, RTalloni. ¡Yo también odio ver a las lombrices de tierra en problemas!

RTalloni el 21 de junio de 2018:

¡Tan interesante, y estremecedor! 🙂 Tu escritura es siempre perspicaz y entretenida, lo que hace que los temas que abordas sean aún más cautivadores.

Pensar en cómo las planarias están sirviendo a los esfuerzos de investigación para entender lo increíble que son las células es algo fascinante. Esto servirá a los estudiantes y nos da al resto mucho que reflexionar.

Así que, mientras trabajo en el jardín, parece inevitable que una lombriz se meta en problemas con una herramienta. Siempre espero que lo que he oído sea cierto, ya que odio verlas en problemas.

Linda Crampton (autora) de British Columbia, Canadá, el 21 de junio de 2018:

Hola, Adrienne. Gracias por la visita. Los planarios sí tienen características interesantes. Será interesante ver si nos ayudan en el futuro.

Adrienne Farricelli on June 21, 2018:

Con estas características tan interesantes, no es de extrañar que los planarios se utilicen en la investigación. Esperemos que puedan darnos muchas respuestas.

Linda Crampton (autora) de British Columbia, Canadá el 20 de junio de 2018:

Muchas gracias por el comentario, Liz.

Liz Westwood de Reino Unido el 20 de junio de 2018:

Este es un artículo muy informativo y bien investigado. Siempre siento que estoy aprendiendo mucho a través de la lectura de tus artículos.

Linda Crampton (autora) de British Columbia, Canadá el 19 de junio de 2018:

¡A mí también me gusta tanto la etimología como la entomología, Bede! Muchas gracias por el comentario. Los planarios son definitivamente criaturas asombrosas.

Bede de Minnesota el 19 de junio de 2018:

Siempre aprendo cosas nuevas de tus artículos, Linda. Las planarias son criaturas sencillamente asombrosas y pensar que la biología humana podría beneficiarse del estudio de sus capacidades regenerativas es motivo de asombro. Gracias también por explicar el significado de las palabras griegas. Etimología o entomología: me gustan las dos.

Linda Crampton (autora) de British Columbia, Canadá el 19 de junio de 2018:

Hola, Dora. Te agradezco tu comentario. Los planarios son criaturas inusuales. Es interesante explorar sus habilidades.

Linda Crampton (autora) de British Columbia, Canadá el 19 de junio de 2018:

Muchas gracias, Manatita. Espero que la investigación de los planarios resulte útil para los humanos. Podríamos descubrir algunos datos importantes sobre nuestra biología estudiando a los animales.

Dora Weithers de El Caribe el 19 de junio de 2018:

Haces muy bien en mantener nuestro interés por estas misteriosas criaturas. Claro, los planarios importan. El proceso de regeneración es muy interesante y las características externas son tan diferentes a lo que suponemos que serían. Como siempre, gracias por la lección.

manatita44 de londres el 19 de junio de 2018:

¡Cosas fascinantes!

Especialmente los vídeos. Estaba pensando que la investigación de los planarios puede posiblemente ayudar a los humanos, pero has tocado esto hacia el final, especialmente las células madre.

Estamos tan avanzados ahora intelectualmente, científicamente y electrónicamente. Así que algunas respuestas son pura cuestión de tiempo.

Otro artículo briĺiant, Alicia.

Linda Crampton (autora) de British Columbia, Canadá el 18 de junio de 2018:

Es un punto muy interesante, Heidi. Aprecio tu comentario y espero que también tengas una maravillosa semana.

Heidi Thorne from Chicago Area on June 18, 2018:

¡Siempre educativo! Creo que el valor en el estudio de estas mini criaturas será súper valioso cuando finalmente descubramos la vida en otros mundos. Lo que se prevé es que probablemente se descubran organismos simples. Así que compararlo con lo que hay en nuestro planeta definitivamente aumentará nuestra comprensión de lo que es la «vida». Gracias por compartir y que tengas una maravillosa semana!

Linda Crampton (autora) de British Columbia, Canadá el 18 de junio de 2018:

Eso es muy cierto, Bill. Espero que pronto aparezcan nuevos descubrimientos.

Bill Holland desde Olympia, WA el 18 de junio de 2018:

Hay tanto que todavía no sabemos, y en cierto modo eso es muy emocionante. Solo significa que pronto llegarán nuevos descubrimientos, con suerte descubrimientos que beneficiarán enormemente a la humanidad.

Linda Crampton (autora) de British Columbia, Canadá el 18 de junio de 2018:

Gracias, Mary. Espero que la investigación sea útil para los humanos. Creo que la acción de las células madre es un tema fascinante.

Mary Norton de Ontario, Canadá el 18 de junio de 2018:

Esto es interesante y sí espero que esta investigación continúe ya que parece muy prometedor para los humanos especialmente en la regeneración celular. Hay tanto en las células tanto en animales como en humanos que aún no conocemos. Gracias por escribir sobre esto.

Linda Crampton (autora) de British Columbia, Canadá el 18 de junio de 2018:

Hola, Ann. Gracias por la visita. Las planarias tienen un aspecto bastante dulce, sobre todo cuando se amplían. Son animales interesantes y potencialmente muy útiles.

Ann Carr desde el suroeste de Inglaterra el 18 de junio de 2018:

Tu título me atrajo. ‘¿Qué diablos es un planario?’ pensé.

¡Qué fascinantes criaturas son! Parecen bastante dulces. Tu artículo también ha sido fascinante.

Siempre me asombra lo que puede hacer la naturaleza; las complicaciones son extensas. Creemos que somos la raza superior pero esto me hace dudar.

Sería estupendo que la investigación sobre el planario demostrara ayudar a los humanos con el tratamiento de células madre y similares.

Gracias por la educación, Linda.

Ann

Linda Crampton (autora) de British Columbia, Canadá el 17 de junio de 2018:

Muchas gracias, Flourish. Las posibilidades son apasionantes. Espero que la investigación finalmente conduzca a algunos resultados maravillosos para los humanos. Que tengas una gran semana!

FlourishAnyway from USA on June 17, 2018:

Esto fue completamente fascinante y realmente da crédito a la noción de que las células madre son de enorme importancia para nosotros y otros seres vivos. ¡Imagínense las posibilidades! Gran artículo!

Linda Crampton (autora) de British Columbia, Canadá el 17 de junio de 2018:

Hola, Jackie. Siempre agradezco tus visitas, especialmente tan pronto después de publicar un artículo. La regeneración de las lombrices de tierra suele ser impresionante, aunque la capacidad depende de la especie y de dónde se corte la lombriz. Esperemos que los estudios tanto de las planarias como de las lombrices de tierra nos ayuden algún día.

Espero que tengas una gran semana, Jackie. Definitivamente no eres una tonta!

Jackie Lynnley desde el bello sur el 17 de junio de 2018:

Sin sistema respiratorio es increíble. Seguramente el estudio y los hechos aportados de eso tendrán un gran valor para nosotros algún día, o ciertamente lo pensaría.

La reproducción suena mucho a la lombriz de tierra también, ¿no? Quiero decir, siendo una chica de campo es la única manera de tener conocimiento de esto y no de ninguna naturaleza sexual, sino simplemente porque me enseñaron a tomar todos los pellizcos de ellos para pescar con usted quiere y sólo se convertirá en otro gusano!

Difícil de olvidar esa lección.

Gran artículo divertido como de costumbre, para ayudar a educar a nosotros los tontos, Linda!

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