La vida humana comienza con “fuegos artificiales”

Por Angel Guerra Sierra, Doctor en Biología, Profesor de Investigación del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (C.S.I.C.). Jefe del grupo de investigación Ecología y Biodiversidad  Marina en el Instituto de Investigaciones Marinas de Vigo, Miembro de CiViCa

El artículo “The zinc spark is an inorganic signature of human egg activation”, de los biólogos y bioquímicos Francesca E. Duncan, Emily L. Que, Nan Zhang, Eve C. Feinberg, Thomas V. O’Halloran y Teresa K. Woodruff, publicado el 26 de abril en la revista científica Nature, es un hito en la investigación de los procesos que ocurren al fecundarse un óvulo humano. Estos investigadores de la de la Northwestern University (Chicago) lograron registrar los “fuegos artificiales” con los que comienza la vida humana en el preciso instante de la fecundación.

Los científicos “activaron” el óvulo inyectando una enzima en su interior, que causa un incremento del calcio interno y que el zinc se libere. Los óvulos utilizados para este estudio no se fecundaron con espermatozoides reales porque esto no está permitido en la investigación humana, de acuerdo a la ley federal de los EE. UU.

La activación de un óvulo significa que se ponen en funcionamiento los acontecimientos requeridos para su transición a embrión. Estos eventos incluyen el establecimiento del bloqueo polispérmico, es decir, de la entrada de más de un espermatozoide en el óvulo, la finalización de la meiosis, el comienzo de la mitosis, el reclutamiento selectivo y la degradación del ARNm materno, y el desarrollo del pronúcleo.

Los resultados obtenidos en esta experimentación mostraron que hay flujos de zinc que acompañan a la activación del óvulo humano. El seguimiento del calcio y del zinc en la dinámica de los óvulos humanos individuales se realizó usando fluoróforos (compuestos químicos fluorescentes) selectivos, después de la activación del óvulo con ionomicina (una sustancia química producida por la bacteria Streptomyces conglobatus yrelacionada con el metabolismo del calcio) o con microinyección de hPLCζ cRNA (secuencias génicas de la enzima fosfolipasaC isoforma zeta (PLCζ) del citoplasma del esperma).

Tal y como se esperaba, ambos métodos de activación del óvulo, indujeron un aumento de los niveles de calcio intracelular y también activaron la liberación de zinc en el espacio extracelular dando lugar a un prominente «chispazo de zinc», perfectamente visible por fluorescencia. Se comprobó, además, que la capacidad del óvulo para dar una respuesta de este tipo dependió de la etapa meiótica.

Por otra parte, la quelación, o secuestro, del zinc intracelular fue suficiente por sí misma para inducir la reanudación del ciclo celular y la transición de una célula en etapa meiótica a otra mitótica. En conjunto, estos resultados demuestran funciones críticas para la dinámica de zinc y establecen que los chispazos de este metal (en forma iónica Zn⁺⁺) son un claro marcador extracelular del desarrollo humano muy temprano.

Según este trabajo, cuando un óvulo humano es activado por una enzima del espermatozoide (PLCζ) ocurre una impresionante explosión de fuegos artificiales de zinc, y el tamaño de las ‘chispas’ es una medida directa de la calidad del óvulo y su capacidad de desarrollarse en un embrión.

teresa Woodruff, una de las principales autoras del estudio, y experta en biología ovárica, calificó el resultado de este estudio como “extraordinario”, y recordó que: «descubrimos los chispazos de zinc hace solo cinco años en óvulos de ratón, y ver al zinc irradiar en una explosión en cada óvulo humano fue impresionante». Y añadió: «toda la biología comienza en el momento de la fertilización, pero todavía conocemos muy poco sobre los eventos que suceden en el ser humano y debemos seguir investigando».

La imagen adjunta muestra una secuencia temporal (entre 0 y 1,36 segundos) de lo que sucede en un óvulo humano al “fecundarlo” con una enzima del espermatozoide que afecta al metabolismo del calcio. La flecha blanca señala el comienzo de “los fuegos artificiales”.