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Historia de los organismos modelos

 

 

La historia de los organismos modelos comenzó con la idea de que ciertos organismos pueden ser estudiados y utilizados para obtener conocimiento de otros organismos o como control (ideal) de otros organismos de la misma especie. Los organismos modelos ofrecen normas que sirven de base para la comparación de otros organismos autorizada.[1]1

La idea del organismo modelo tomó primero las raíces a mediados del siglo XIX con el trabajo de hombres como Charles Darwin y Gregor Mendel y sus respectivos trabajos sobre la selección natural y la genética de la herencia. Estos trabajos tempranos en la búsqueda de estándares para comparar organismos contra continuaron en el siglo XX como los primeros organismos modelo fueron llevados a laboratorios. Los laboratorios de investigación a partir de los principios Drosophilaentered del siglo XX y abrió las puertas para otros organismos modelo como E. coli, C57BL/6 (ratones), virus del mosaico del tabaco, etc.. Estos organismos han llevado a muchos avances en el siglo pasado.

Trabajos preliminares sobre organismos modelop

Algunos de los primeros trabajos donde se consideraron organismos modelo comenzaron porque Gregor Johann Mendel estimó que las opiniones de Darwin, eran insuficientes para describir la formación de una nueva especie y comenzó su trabajo con las plantas de guisante que son tan famosas hasta el día de hoy.

En su experimentación para encontrar un método con las ideas de Darwin que explicaran la hibridación y los cruzamientos con guisantes, encontró que al hacerlo se podría aislar características fenotípicas de los guisantes. Estos descubrimientos realizados en la década de 1860 permanecieron inactivos durante casi cuarenta años hasta que las mismos fueron redescubiertas en 1900. EL trabajo de Mendel, luego fue relacionado con lo que se dio en llamar cromosomas, en el núcleo de cada célula. Mendel creó a una guía práctica para la cría y este método ha sido aplicado con éxito para seleccionar algunos de los primeros organismos modelo de otros géneros y especies como conejillos de Indias, Drosophila (mosca de la fruta), ratones, y virus como el virus del mosaico del tabaco.2

Modernos organismos modelos

Drosophila

La mosca de la fruta Drosophila melanogaster hizo el salto como animal de laboratorio en 1901. En la Universidad de Harvard, Charles w. Woodworth sugerio a William E. Castle que la Drosophila podría utilizarse para el trabajo genético.3

 

Drosophila, uno de los primeros organismos modelos en entrar al laboratorio

Castle, junto con sus estudiantes, primero trajo la mosca a sus laboratorios para uso experimental. Por 1903 William J. Moenkhaus había traído Drosophila a su laboratorio en escuela de Med de la Universidad de Indiana. Moenkhaus a su vez convenció a el entomólogo Frank E. Lutz que sería un buen organismo para el trabajo que estaba haciendo en la estación de la institución Carnegie para la evolución Experimental en Cold Springs Harbor,en Long Island. En el año 1906, Drosophila fue adoptada por el hombre que llegaría a ser muy conocido, por su trabajo con las moscas, Thomas Hunt Morgan. Un hombre con el nombre de Jacques Loeb también intentó experimentación en las mutaciones de Drosophila independientemente de trabajo Morgan durante la primera década del siglo XX.4

Thomas Hunt Morgan es considerado como uno de los hombres más influyentes en la biología experimental durante el siglo XX y sus trabajos con la mosca Drosophila fueron extensos. Fue uno de los primeros en el campo, para realizar el potencial del mapeo de los cromosomas de la Drosophila melanogaster y todos los mutantes conocidos. Más tarde ampliaría sus hallazgos con un estudio comparativo de otras especies. Con la observación cuidadosa y esmerada de él y otros drosofilistas, fue posible controlar las mutaciones y cruzar razas para nuevos fenotipos. Hace muchos años que se usan estas moscas como estándares y todavía al día de hoy se utilizan en investigaciones.5

Estas moscas, junto con todos los organismos modelo originales no fueron domesticados, pero se adaptaron a la vida doméstica de la humanidad. Las moscas tuvieron que cruzar el umbral de la naturaleza, para convertirse en criaturas de carácter más experimental. No sólo las moscas, pero otros organismos también estaban siendo llevados a los laboratorios durante el año 1900 e intentaron salir como criaturas experimentales.Con la expansión de los animales utilizados como sujetos de prueba en los laboratorios se obtuvo más conocimientos sobre que organismos son los más adecuados para las distintas pruebas. Las limitaciones de las capacidades de prueba de estos animales también fueron descubiertas por lo que la introducción de aún más organismos modelos empezó a ser una ciencia en progreso.6

Drosophila existe en la actualidad como una de las formas más avanzadas de los insectos del planeta, debido a su rápida evolución y la frecuencia de cambio en el gen en los últimos 300 millones de años. Aunque tienen muchas cualidades deseables como organismos modelo, estas moscas tienen problemas para lidiar con algunas bacteriasexperimentales que no deberían ser patógenas.Estas tienden a causar una alta tasa de mortalidad. También estas moscas se han ido distanciando considerablemente en su composición genética de otros insectos, con lo que las comparaciones a veces se hacen difíciles.La aparente necesidad de nuevos organismos creció y escarabajos fueron traídos como modelos. Un escarabajo de uso común en los laboratorios de hoy en día es Tribolium, que ha conservado gran parte de su ADN ancestral permitiendo así una mayor experimentación y diferentes comparaciones.7

Microorganismos

Los insectos no eran los únicos organismos que entraron en los laboratorios como sujetos de prueba. Las bacterias también se habían introducido y con la invención del microscopio electrónico en 1931 por Ernst Ruska, nació un nuevo campo de la microbiología.8

Esta invención permitió a los microbiólogos ver objetos que eran demasiado pequeños, para ser vistos por cualquier microscopio de luz y por lo tanto los virus que tenían perplejos a los biólogos durante muchos años, ahora quedarían bajo el escrutinio científico.9

En 1932, Wendell Stanley comenzó una competencia directa con Carl G. Vinson para ser el primero en aislar completamente el virus del mosaico del tabaco, un virus que había sido hasta entonces invisible y matabama las plantas del tabaco a través de Inglaterra.10

Fue Stanley el primero en realizar esta tarea cambiando el pH a uno más ácido. Al hacerlo, se pudo concluir que el virus era una proteína o estrechamente relacionados con una, beneficiando así a la investigación experimental.Hay razones muy importantes por las que estos nuevos organismos, mucho más pequeños, como el virus del mosaico del tabaco y E. coli se abrieron paso en los laboratorios de los biólogos moleculares. Organismos como Drosophila y Tribolium eran demasiado grandes y demasiado complejos para los experimentos cuantitativos simples que hombres como Wendell Stanley querían realizar.11​ Antes de que el uso de estos sencillos organismos los biólogos moleculares tuvieron organismos relativamente complejos para trabajar. Hoy estos virus, incluyendo bacteriófagos, se utilizan ampliamente en la genética. Ellos son fundamentales para ayudar a los investigadores a producir ADN dentro de las bacterias. El Virus del Mosaico del Tabaco tiene ADN que se acumula en sí mismo de una manera distintiva; esto fue influyente para desarrollar el modelo de Watson y Crick de la estructura helicoidal del ADN.12

Ratones

Tanto la comunidad de insectos y los virus fueron un buen comienzo para la historia de los organismos modelos, Pero hay aún todavía más jugadores involucrados. Al promediar el siglo de mucha investigación biomédica, las investigaciones se estaban haciendo con uso de animales y organismos especialmente mamíferos para que los biólogos pudieran entender los procesos vitales.Fue en ese momento que las sociedades humanas estadounidenses se vieron muy involucrados, en la preservación de los derechos de los animales y, por primera vez empezaban a ganar el apoyo público a este esfuerzo. En este mismo tiempo la biología estadounidense también estaba pasando por sus propias reformas internas. Entre 1900 a 1910 treinta escuelas de medicina se vieron obligados a cerrar. Durante este tiempo de inquietud a un hombre llamado Clarence Cook, Little, a través de una serie de eventos cronometrados por suerte, se convirtió en un investigador de la Escuela de Medicina de Harvard y trabajó en los cánceres de ratón. Él comenzó a desarrollar grandes deformaciones y mutaciones,en las colonias de ratones. Bajo el cargo del Dr. William Castillo, fue ayudado para ampliar los hábitos reproductivos de los animales en el laboratorio, Bussey en Harvard. Debido a la libertad en la forma en que Castillo se le permitió recorrer el laboratorio y el respaldo financiero de la Universidad,es que fueron capaces de crear un amplio programa en la genética de los mamíferos.13

Los ratones resultaron ser una solución casi perfecta como sujetos de prueba para la investigación genética de los mamíferos. El hecho de que han sido criados durante cientos de años permitieron la producción de una gran población de estos animales, mientras que en el público generó menos sentimientos, hacía los roedores que, hacia los perros y gatos.Debido a un subsidio social, Little fue capaz de tomar nuevas ideas de fusión en ‘líneas genéticas puras «de la genética de las plantas, así como el trabajo con Drosophila. La idea de la endogamia para lograr este objetivo de una cepa pura, en ratones fue posible y en 1911 se publicó sus hallazgos poco después.Él continuaría su trabajo con estos ratones y utilizó su investigación para demostrar que la endogamia es una manera eficaz de eliminar la variación y sirvió para preservar variantes genéticas únicas. Alrededor de este tiempo, se habían realizado muchos trabajos con estos ratones, sobre cáncer y tumores.14

 

ratón doméstico, el organismo modelo más importante en los mamíferos

A lo largo de la década de 1920 ‘el trabajo continuó con estos ratones como organismos modelo para la investigación de los tumores y la genética. Fue durante la gran depresión que este campo de estudio tomaría su mayor golpe. Con la economía en los laboratorios tocando fondo, se vieron obligados a vender muchos de sus ratones sólo para evitar el cierre. Esta necesidad de fondos,no detuvo la utilización de estas cepas de ratones,en las investigaciones. Finalmente a mediados de la década del 1930 el mercado volvería a su normalidad y laboratorios de genética de todo el país reanudaron la financiación ordinaria y por lo tanto se continuo en las áreas de investigación que habían comenzado antes de la depresión. Como la investigación continuo, también lo hizo la producción de ratones en lugares como Jackson Laboratory. Instalaciones como éstas eran capaces de producir ratones para las instalaciones de investigación de todo el mundo. Estos ratones fueron criados con técnica de cría mendeliana la cual se había implementado como práctica estándar en torno 1911.15

Cuando James Watson y Francis Crick demostraron la estructura del ADN en 1953 nuevas puertas se abrieron para la investigación que se podría hacer en el trabajo con la genética. En el caso de la investigación con ratones esto llevó a un proyecto de largo medio siglo de la cartografía del genoma, que fue finalmente completada en 2002.16

No sólo los genomas de ratones fueron mapeadas, los de otros organismos también. Con este conocimiento las posibilidades de los genetistas y los biólogos moleculares para comparar las secuencias de ADN dentro de los diferentes organismos aumentó. El estudio de estas comparaciones permiten a los investigadores determinar, que los estudios de los organismos modelo, pueden ser asimilados con otros organismos,que de otra manera no se podrían hacer estudios prácticos,sobre ellos. Los organismos con bajas cantidades de ADN «basura» son por lo general los que se prefieren como medio de investigación.

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