Cuando los científicos quieren investigar sobre algún proceso que sucede en los seres vivos, lo primero que deben hacer es buscar un organismo que les sirva como modelo. Dado que la mayor parte de las investigaciones tienen como último objetivo una aplicación biomédica, se suelen emplear organismos simples y fáciles de manipular denominados “organismos modelo” en los que realizar experimentos y cuyos descubrimientos puedan ser extrapolados a humanos. Uno de los más importantes es la levadura del pan o Saccharomyces cerevisiae.
Esta levadura tiene un estrecho vínculo con la humanidad desde hace miles de años, ya que es empleado para la producción de cerveza, pan y vino. Estos productos son centrales en las dietas de muchísimas culturas, llegando incluso a estar presentes en numerosas mitologías y religiones. Durante el siglo XX, adquirió usos industriales, como la producción de glicerol para explosivos durante la Primera Guerra Mundial o la producción de alcohol industrial.
También, durante el siglo XX, esta levadura comenzó a ser empleada en investigación como organismo modelo. Se empleó para entender los procesos que sucedían en células humanas, ya que se trata de un organismo eucariota unicelular. Al ser eucariota (como los animales, plantas, protozoos y algas) en sus células tienen lugar los mismos procesos que en el resto de eucariotas (animales, plantas, protozoos y algas). Por otro lado, al ser unicelular, se reproduce muy rápido y es barato su mantenimiento en el laboratorio, si se compara con un ratón o cualquier otro animal.
Corte de un grupo de células de Saccharomyces cerevisiae vistas a microscopio electrónico, esta imagen está coloreada artificialmente. (Fuente: http://www.cellimagelibrary.org/images/40654)
De este modo, los experimentos en los cuales se ha empleado levadura como organismo modelo han pasado a ser muy numerosos, aportando un gran número de descubrimiento sobre el funcionamiento de las células eucariotas. La cantidad de premios Nobel otorgados a investigadores que emplean S. cerevisiae no es el indicador perfecto (ya que estos premios tienden a premiar más descubrimientos con aplicaciones médicas directas), pero nos ayuda a hacernos una idea de la importancia de este organismo en Ciencia.
El primer Nobel otorgado a un investigador que empleaba S. cerevisiae como modelo fue a Eduard Buchner en 1907, por sus descubrimientos sobre la fermentación, la principal forma de obtención de energía de la levadura. Otro premio Nobel para descubrimientos en levadura fue en 2001 a Leland H. Hartwell, Tim Hunt y Sir Paul Nurse, por sus avances en la comprensión del ciclo celular. Sin duda este fue uno de los premios más relevantes, ya que permitió conocer mucho mejor qué señales hacían que una célula se dividiese en el momento adecuado y cómo podía reaccionar esta célula si encontraba fallos en sus mecanismos internos. El último Nobel a descubrimientos realizados con S. cerevisiae lo recibió Yoshinori Ohsumi en 2016, por sus avances en el campo de la autofagia, mecanismo que emplea la célula para reciclar sus componentes, defenderse de infecciones y aumentar su supervivencia cuando hay carencia de nutrientes. Estos son sólo algunos ejemplos de descubrimientos para los que ha servido de gran ayuda contar con este organismo modelo.
Todos estos descubrimientos y su importancia se deben a que, a pesar de su simplicidad, S. cerevisiae presenta una gran cantidad de fenómenos que también tenemos los animales: como reproducción sexual, diferenciación celular o envejecimiento. Ejemplo de ello es que el 30% de los genes que están implicados en enfermedades humanas están presentes en levaduras. Por ejemplo, el gen mtor en mamíferos da lugar a una proteína cuya desregulación está relacionada con el desarrollo de tumores y diabetes. Las levaduras tienen los genes tor1 y tor2, que actúan de forma muy similar a mtor. Por ello, los descubrimientos hechos en levadura en estos genes pueden ser extrapolados, al menos mayoritariamente, a humanos.
Debido a que este organismo se lleva estudiando durante un siglo, puede tratarse de uno de los seres vivos mejor conocidos. Su genoma se secuenció en 1996, es decir, conocemos perfectamente toda la secuencia de su ADN. Además, cuanto más conocemos un organismo, más fácil es manipularlo, esto se cumple perfectamente cuando se trabaja con levaduras. La manipulación genética es muy importante en investigación, ya que permite conocer de un modo muy exacto la función de genes. Por ejemplo, si queremos saber la función de un gen determinado, se puede eliminar y observar cómo la levadura se ve afectada. Según los cambios que se observen podremos deducir cuál era la función de ese gen. Hay muchas herramientas que permiten manipular genéticamente levaduras, entre ellas destacan los llamados YAC (Yeast Artificial Chromosome). Se trata de cromosomas artificiales que pueden introducir un grupo de genes dentro de la levadura. De esta forma podemos inducir la producción de proteínas de otros seres vivos en esta. Para modificaciones más precisas se emplea el sistema CRISPR-Cas9, una herramienta molecular que permite modificar el ADN justo en el punto que se desee.
Por todo ello, Saccharomyces cerevisiae es uno de los organismos que más ha aportado a la Ciencia e incluso se podría decir que es de los más influyentes en la Historia de la Humanidad, pero sus aportes no están cesando, cuanto más conocemos de ella más podemos aprender mediante nuevas aplicaciones.
Bibliografía:
- Consejo Superior de Investigaciones Científicas, Delegación de Cataluña. (recuperado en 2020). Seres modélicos, entre la naturaleza y el laboratorio. Recuperado de http://seresmodelicos.csic.es/llevat.html
- Cazzanelli, G., Pereira, F., Alves, S., Francisco, R., Azevedo, L., Dias Carvalho, P., Almeida, A., Côrte-Real, M., Oliveira, M.J., Lucas, C., Sousa, M.J., and Preto, A. (2018). The Yeast Saccharomyces cerevisiae as a Model for Understanding RAS Proteins and their Role in Human Tumorigenesis. Cells, 7(2): 14. https://doi.org/10.3390/cells7020014
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- The Nobel Prize (recuperado en 2020). Nobel Prizes and Laureates. Recuperado de https://www.nobelprize.org/prizes/
