¿Cómo los genes controlan el comportamiento celular?

El control es posible a través de las proteínas que se codifican debido a la información  que tienen los genes, por ejemplo, existen proteínas receptoras, factores de crecimiento, proteínas de señalización intracelular y proteínas que regulan a otros genes. Muchos de estos genes, especialmente los que codifican a las proteínas receptoras y moléculas de señalización, se utilizan a lo largo de toda la vida porque las células se mantienen informadas a través de las proteínas que codifican sus respectivos genes.

De esta manera, se estudian diferentes organismos y sistemas de desarrollo, con la intención de comprender las características básicas de este proceso, ya que hay principios generales que se aplican a todos los animales. En tal sentido, los estudios se han centrado en un número relativamente pequeño de organismos, a los que se llaman "modelos", y sobre los que hoy existe un profundo conocimiento de su genética del desarrollo.

 Algunos animales considerados como modelos son: los erizos de mar, la rana del género laevis, el ratón (Mus musculis), el pollo (Gallus gallus) y el pez cebra (Daniorerio). En los invertebrados la mosca de la fruta (O. melanogaster) y el gusano nemátodo (C. elegans). Parecería que, una vez que la evolución encuentra un camino satisfactorio mediante el establecimiento de un patrón corporal en los animales, éste se repite en otros, utilizando los mismos mecanismos y moléculas, salvo con algunas modificaciones.

A partir del estudio genético de la Drosophyla que presentan alteraciones en su cuerpo, es decir, mutaciones, se han identificado genes que son responsables de la formación de esas estructuras. Estas mutaciones son: la mutación Bithorax, que se caracteriza porque la mosca presenta un par de alas donde debería estar el balancín o halterio, que es el órgano de equilibrio ubicado sobre el tercer segmento torácico, y la mutación Antennapedia que se caracteriza porque la mosca tiene un par de patas en el sitio donde se deberían encontrar sus antenas, es decir, éstas se ha transformado en patas.




Para llegar a identificar cuáles eran los genes responsables de ambos tipos de mutaciones y cómo ellos actúan, los investigadores e investigadoras han estudiado el desarrollo embrionario de estas moscas, conjuntamente con el análisis de su genoma. Gracias a sus trabajos han llegado a concluir que cada uno de los segmentos que posee a lo largo del cuerpo de la larva, es decir una de las etapas de su vida, tiene un patrón de formación bien definido. Durante el proceso de diferenciación cada segmento se desarrolla y es diferente al resto. Esta diferencia se logra por la actuación de genes reguladores que controlan la identidad de cada segmento y se les denomina genes homeóticos, ahora denominados genes Hox. Ese gen controla la actividad de otros genes y se necesita para mantener la expresión genética.

Es importante resaltar que este mismo tipo de gen ha sido descubierto prácticamente en todos los animales y controla la actividad del eje antero posterior, es decir, el eje que va desde la cabeza a la cola del animal.