La mayoría de nosotros aprendimos en la escuela que hay tres tipos de mamíferos vivos – eutópicos, marsupiales y monotremas- y que las diferencias más evidentes entre ellos son su forma de reproducción. Los mamíferos euterios o «placentarios», como el ser humano, constituyen la gran mayoría de la diversidad de mamíferos actual. Todos los euterios tienen una placenta corioalantoidea, un órgano notable que se forma después de la concepción en el lugar donde el embrión hace contacto con el revestimiento del útero de la madre (Langer, 2008).
Los marsupiales y los monotremas manejan el embarazo de manera diferente (Abbot y Rokas, 2017; Renfree, 2010). Los monotremas que ponen huevos, como el ornitorrinco, tienen diminutos «puggles» que salen del caparazón coriáceo. Los marsupiales (canguros, koalas, bandicuts, zarigüeyas, etc.) nacen vivos, pero sus embarazos son breves y sus pequeñas crías son inmaduras en cuanto a su desarrollo, por lo que parece que no necesitan una placenta. Después del nacimiento, las crías continúan desarrollándose fuera del cuerpo de su madre, a menudo dentro de pliegues y bolsas en el abdomen de su madre.
En los marsupiales, la leche proporcionada por la madre después del nacimiento es fundamental para el desarrollo de las crías y, a diferencia de los mamíferos euterios, la composición de esta leche cambia drásticamente a medida que las crías crecen. En esencia, las glándulas mamarias de los marsupiales realizan muchas de las funciones de la placenta de los euterios (Renfree, 2010; Sharp et al., 2017; Figura 1). Y para desbaratar aún más lo que hayas podido aprender en clase de biología, los marsupiales tienen una placenta después de todo, pero se desarrolla tarde en el embarazo y a partir de tejidos diferentes en comparación con los euterios. Por lo tanto, la diferencia entre los mamíferos euterios y los marsupiales no es la presencia o ausencia de placenta, sino el énfasis relativo puesto en la placentación y la lactancia para nutrir a las crías durante su desarrollo.
Las diferentes estrategias reproductivas de los mamíferos euterios y marsupiales.
En los euterios, la energía invertida por la madre en la crianza de las crías antes del nacimiento (mediante la placentación) y después del mismo (mediante la lactancia) es aproximadamente igual. En los marsupiales, la gestación es breve, la placenta se forma tarde y la lactancia se prolonga. Guernsey et al. muestran que las características genéticas que regulan el desarrollo a través de la placenta en los euterios son compartidas con la placenta de los marsupiales de corta duración (flechas rojas). También muestran que algunos de los genes que subyacen a las funciones placentarias en los euterios se expresan durante la lactancia en los marsupiales (flechas azules), incluyendo varios componentes conservados de la propia lactancia (flecha negra; Lefèvre et al., 2010). Nota: las escalas de tiempo no son absolutas.
Ahora, en eLife, Julie Baker de la Escuela de Medicina de la Universidad de Stanford, Marilyn Renfree de la Universidad de Melbourne y colaboradores -incluyendo a Michael Guernsey de Stanford como primer autor, Edward Chuong de la Universidad de Utah y Guillaume Cornelis (Stanford)- informan de nuevos detalles de los mecanismos moleculares que subyacen a la placentación y la lactancia en los euterios y marsupiales (Guernsey et al., 2017). Los resultados se obtuvieron utilizando una versión modificada de una técnica llamada RNA-seq para medir cómo el transcriptoma (el conjunto completo de transcripciones de ARN en una célula o conjunto de células) varió entre los diferentes tipos de células durante el desarrollo (Rokas y Abbot, 2009).
Guernsey et al. compararon los cambios en la expresión génica en dos tipos de células en la placenta de un wallaby tammar, un pequeño marsupial australiano, durante el desarrollo. Descubrieron que la expresión génica difería entre los dos tejidos y, además, que cambiaba dinámicamente con el tiempo, de forma similar a lo que ocurre en los euterios. Además, entre los transcritos encontraron muchos que tenían funciones críticas en las placentas de los euterios, incluyendo miembros de las vías de señalización Ig7 y GCM1, un factor de transcripción importante en la formación y desarrollo de la placenta. Y no eran sólo los genes los que se conservaban, sino que los patrones de expresión génica en la placenta del wallaby se parecían a los observados en la placenta del ratón en las primeras fases del embarazo. Esto es exactamente lo que esperaríamos ver si la placenta realiza funciones de desarrollo tempranas en el wallaby, con funciones posteriores que se proporcionan postnatalmente. Esto sugiere que una diferencia esencial entre los marsupiales y los euterios no está en las funciones tempranas de la placenta, sino más bien en cómo se han compartimentado las funciones placentarias en el curso de la evolución del embarazo de los euterios.
Por último, Guernsey et al. caracterizaron los patrones de expresión génica en las glándulas mamarias del tammar y de varios mamíferos. Tanto el ratón como el ualabí compartían patrones similares de expresión génica, subrayando el tema de la compartimentación funcional y la conservación en ambos grupos. Pero lo más destacable es que identificaron una serie de genes expresados en las glándulas mamarias del tammar que se sabe que son funcionalmente importantes en la placenta de los euterios (Figura 1). Entre estos genes se encuentran los que participan en el transporte de nutrientes y varios que se sabe que son necesarios para la placentación en los euterios (incluido el GCM1). Esta conservación de la expresión génica argumenta que en los marsupiales la placenta gestiona el desarrollo fetal temprano y la lactancia gestiona el desarrollo fetal tardío, utilizando algunos de los mismos genes y vías moleculares que la placenta de los euterios.
Los que estudian los marsupiales han argumentado durante mucho tiempo que necesitamos corregir nuestros libros de texto para reconocer las placentas marsupiales y su lactancia distintivamente compleja (Renfree, 1983). Guernsey et al. refuerzan este argumento al demostrar que tanto los euterios como los marsupiales expresan un conjunto conservado de genes que pueden estar localizados en diferentes tejidos y órganos, pero que sirven para propósitos comunes en el desarrollo fetal. Esta sorprendente conservación subraya la importancia de identificar los genes que subyacen a los cambios funcionales durante la evolución (Rausher y Delph, 2015).
Mirando hacia el futuro, vale la pena señalar que los marsupiales varían enormemente en los rasgos reproductivos (Tyndale-Briscoe, 2005), y que la caracterización de más especies en la forma en que Guernsey et al. han hecho para el wallaby tammar proporcionará una comprensión más rica de la evolución y la diversidad del embarazo marsupial en sí. Sin embargo, se necesita más trabajo para desarrollar métodos estadísticos adecuados para cuantificar la conservación de los perfiles del transcriptoma entre especies. Y mirando más allá de los mamíferos, las formas de placentación se encuentran en todo, desde los lagartos, a los caballitos de mar, a los insectos, y los estudios preliminares indican que muchos de los genes o rasgos involucrados son compartidos (Ostrovsky et al., 2016; Whittington et al., 2015). Será fascinante saber hasta dónde podemos rastrear los orígenes del conjunto de herramientas del embarazo.