Desde que existen los laboratorios de biomedicina, se han utilizado animales y plantas con distintos fines, como desentrañar los mecanismos de los seres vivos y sus enfermedades, producir compuestos de interés o probar medicamentos y otras sustancias. En este último caso, los animales son el paso obligado en los llamados ensayos preclínicos antes de los ensayos clínicos en humanos. La larga tradición histórica ha llevado al lenguaje común hablar de conejillos de indias o cobayas, pero lo cierto es que estos animales apenas se utilizan en la ciencia moderna. Repasamos aquí cuáles son las especies a las que debemos la mayor parte del conocimiento científico actual.
Cobaya o conejillo de indias (Cavia porcellus)
Este roedor originario de los Andes no existe en libertad en la naturaleza; fue domesticado en América hace miles de años como fuente de carne y para sacrificios ceremoniales. Desde el siglo XVI se importó a Europa como mascota, y en el XVII comenzó a utilizarse en experimentación por su facilidad y rapidez de cría. Fueron esenciales en el estudio del sistema inmune y de las enfermedades infecciosas, incluyendo la tuberculosis, y en 1907 permitieron el descubrimiento de la vitamina C, que necesitan tomar de la dieta como nosotros. A mediados del siglo XX empezaron a sustituirse por ratones y ratas. Hoy su uso es minoritario, aunque continúan empleándose para estudios de alergias y enfermedades respiratorias, nutrición, ensayos de seguridad e investigaciones del sistema auditivo, que es muy similar al nuestro.
Ratón (Mus musculus)
El ratón es el modelo animal más utilizado hoy en los laboratorios. El comienzo de su uso en investigación data del siglo XVII, y en el XIX el monje Gregor Mendel habría basado en ellos sus leyes de la genética de no ser porque tuvo que cambiarse a los guisantes tras las quejas de su superior de que aquellos animales olían y copulaban. En 1902 Lucien Cuénot aplicó las leyes de Mendel a estos animales, y el mismo año los investigadores de Harvard William Ernest Castle y Clarence Cook Little comenzaron a estudiar la genética del ratón gracias a los animales que criaba por afición Abbie Lathrop, que puede considerarse la madre del ratón de laboratorio.
El ratón de laboratorio no es un ratón cualquiera. Gracias a Lathrop, Little creó la cepa DBA, la primera línea pura, creada por cruzamientos en la misma familia, y más tarde la C57BL/6, la más usada en el mundo. Las líneas puras, básicamente clónicas, permiten estandarizar los experimentos. En 1929 Little fundó The Jackson Laboratory (JAX), el primer instituto dedicado a la cría y venta de ratones para ciencia. Hoy JAX mantiene 13.000 cepas y vende más de tres millones de ratones al año. C57BL/6 y otras como BALB/c o la inmunodeficiente NOD/SCID son las cepas de base de muchas de las líneas más utilizadas. A partir de ellas los investigadores crean líneas transgénicas, knockout (deficientes en un gen) y otros mutantes (ver gráfico).
Rata doméstica (Rattus norvegicus domestica)
La rata de laboratorio es una subespecie domesticada de la rata gris o de alcantarilla. Su uso en experimentación comenzó en el siglo XIX debido a que era fácil disponer de ellas por su carácter de plaga. Por entonces se utilizaban ratas salvajes, pero con el tiempo se convirtió en el primer animal domesticado en los laboratorios. La mayoría de las cepas actuales proceden de la rata albina Wistar, una variedad creada en el instituto del mismo nombre en 1906. A partir de ella se han creado líneas puras, menos frecuentes que en los ratones. Hoy los roedores suman el 95% de los animales de experimentación, con decenas de millones de ratas y ratones usados cada año. Aunque los ratones son más utilizados, las ratas son los modelos preferidos en los estudios de psicología, así como en investigaciones biomédicas en las que los órganos de mayor tamaño de la rata son una ventaja.
Mosca del vinagre o de la fruta (Drosophila melanogaster)
Si los roedores de laboratorio son los todoterrenos de la biomedicina, útiles para la gran mayoría de las investigaciones, ciertos animales han sido adoptados como modelos ideales por campos específicos de la ciencia. Es el caso de la mosca de la fruta, un insecto de origen africano criado por primera vez en el laboratorio en 1901 por Charles Woodworth, quien propuso su utilización para estudios genéticos a William Castle. En 1910 Thomas Hunt Morgan la eligió para sus estudios sobre la herencia y el efecto de las mutaciones. Aunque las moscas se usan también en otros campos, es en genética del desarrollo y del comportamiento donde mayor ha sido su utilidad. Los científicos emplean infinidad de mutantes de estos animales, a los que a menudo bautizan con nombres como Ken and Barbie, Halloween o Indy.
Nematodo Caenorhabditis elegans
En 1900 Émile Maupas aisló del suelo de Argelia un diminuto gusano de 1 milímetro que no parecía destinado a ocupar ni una página en la historia de la ciencia. Pero en la década de 1940 surgió la idea de que el Caenorhabditis elegans podía ofrecer un modelo útil para estudios genéticos, y en 1963 Sydney Brenner lo adoptó para la investigación del desarrollo neural. La facilidad de cría, manejo y modificación genética del C. elegans, uno de los organismos más simples con sistema nervioso, lo ha convertido en el modelo animal mejor conocido: 959 células, 302 de ellas neuronas, cuyo mapa de conexiones o conectoma se conoce entero; fue además el primer organismo multicelular cuyo genoma se secuenció completo. El gran conocimiento de este gusano ha extendido su uso a diversos campos de investigación, incluyendo mecanismos moleculares y celulares, enfermedades, envejecimiento y otros.
Arabidopsis thaliana
Si en biomedicina el ratón es el rey de los modelos animales, en biología vegetal su lugar lo ocupa Arabidopsis thaliana. Esta pequeña planta de la familia de la mostaza fue descrita por Johannes Thal en 1577. Es originaria de Eurasia y África pero está extendida por el mundo, y se considera una mala hierba que crece en las cunetas y no parecería tener mayor interés, aparte del hecho de ser comestible. En el siglo XIX se observaron las primeras variedades mutantes, pero no fue hasta 1943 cuando Friedrich Laibach la propuso como organismo modelo. En la década de 1980 se generalizó su uso extensivo, incluyendo numerosas líneas puras, para estudios en genética, evolución, desarrollo, biología celular y molecular de plantas, y otros.
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