Dos equipos científicos han logrado seguir el rastro de más de un millón de células desde las primeras etapas de la vida. Sus mapas genéticos revelan cuándo y cómo empiezan a especializarse para construir el cerebro, el corazón y otros órganos. Además, abren nuevas posibilidades para investigar las malformaciones congénitas y mejorar la medicina regenerativa.
Por Enrique Coperías, periodista científico
Embrión de ratón transgénico de 18,5 días de desarrollo. Mediante técnicas de edición genética, los científicos han logrado reconstruir el linaje de millones de células y descubrir cómo se especializan para formar los distintos órganos. Cortesía: Gloria Kwon / Memorial Sloan Kettering Institute
Una neurona del cerebro, una célula del músculo cardíaco y un glóbulo rojo tienen funciones extraordinariamente diferentes. La primera transmite impulsos eléctricos, la segunda participa en las contracciones que mantienen la circulación sanguínea y el tercero transporta oxígeno por el organismo. Sin embargo, las tres células comparten un mismo origen: el óvulo fecundado del que surgieron todas las células del cuerpo. Durante el desarrollo embrionario, sus antepasados celulares siguieron caminos distintos, se multiplicaron y adquirieron funciones cada vez más especializadas. Reconstruir esa historia celular, desde el principio hasta la formación de los órganos, constituye uno de los grandes desafíos de la biología del desarrollo.
Ahora, dos equipos internacionales de investigadores han conseguido acercarse a ese objetivo mediante una combinación de edición genética, secuenciación de células individuales y análisis computacional. Sus trabajos, publicados en las revistas Cell y Science, presentan dos de los mapas genealógicos celulares más completos obtenidos hasta la fecha en embriones de mamíferos.
Gracias a estas tecnologías, los científicos han podido reconstruir la ascendencia de más de un millón de células y averiguar cuándo sus antepasados comenzaron a especializarse para formar el sistema nervioso, el corazón, los vasos sanguíneos y otros tejidos y órganos corporales. Los experimentos se realizaron en embriones de ratón, uno de los principales modelos para investigar el desarrollo de los mamíferos.
🗣️ «Estamos proporcionando un marco, un andamiaje para comprender este proceso misterioso, pero extraordinariamente constante, del desarrollo», explica Jay Shendure, genetista de la Universidad de Washington y responsable de uno de los equipos, en declaraciones recogidas por la revista Science.
Los resultados de los dos estudios ofrecen una nueva perspectiva sobre una pregunta fundamental de la biología: cómo una única célula fecundada puede dar origen a cientos de tipos celulares diferentes y organizarlos para construir un organismo completo.
Cómo se reconstruye el árbol genealógico de las células de un embrión
Hasta ahora, buena parte del conocimiento sobre el desarrollo embrionario procedía de fotografías obtenidas en diferentes momentos del proceso o del seguimiento de grupos concretos de células. Los nuevos sistemas permiten dar un paso más allá: reconstruir las relaciones de parentesco entre ellas y relacionarlas con su identidad, su actividad genética y su destino durante el desarrollo.
La dificultad de esta empresa se conoce desde hace más de un siglo. Los primeros investigadores que intentaron averiguar qué tejidos procedían de determinadas células embrionarias recurrieron a colorantes que permitían seguir a sus descendientes.
Décadas después, durante los años setenta y ochenta, el biólogo británico John Sulston y sus colaboradores reconstruyeron el árbol genealógico completo del diminuto gusano nematodo Caenorhabditis elegans, un organismo transparente a lo largo de toda su vida, de un milímetro de longitud y que está formado por aproximadamente un millar de células adultas.
Aquella hazaña, que contribuyó al reconocimiento de Sulston con el Nobel de Medicina de 2002, resultó mucho más difícil de reproducir en mamíferos. Sus embriones se desarrollan dentro del útero, contienen poblaciones celulares mucho más numerosas y experimentan movimientos y reorganizaciones que impiden observar directamente cada división.
Ejemplar del nematodo Caenorhabditis elegans, un diminuto gusano cuyo árbol genealógico celular completo fue reconstruido por John Sulston y sus colaboradores, un hito que sentó las bases de los actuales mapas del desarrollo embrionario de los mamíferos. Cortesía: The Meyer Lab
La edición genética permite registrar la historia de cada linaje celular
Para superar estas limitaciones, los científicos aprovecharon una modalidad de edición del genoma denominada prime editing, que permite introducir modificaciones precisas en el ADN sin necesidad de provocar las roturas completas de su doble hélice que utilizan determinadas técnicas de edición genética.
El procedimiento consiste en convertir el material genético de las células en una especie de registro de su propia historia. A medida que estas se multiplican, una maquinaria molecular introduce pequeñas secuencias de ADN que funcionan como marcas genéticas hereditarias.
Cada célula transmite las modificaciones que ha acumulado a sus descendientes, y estos incorporan otras nuevas. Al comparar posteriormente las marcas presentes en diferentes células, los investigadores pueden deducir cuáles comparten antepasados y reconstruir sus relaciones de parentesco.
Esta estrategia, conocida como rastreo de linajes celulares o lineage tracing, permite investigar cómo las células progenitoras originan poblaciones especializadas y en qué momento se restringen sus posibilidades de desarrollo.
PEtracer: el mapa de 1,4 millones de células creado por el MIT
El primer equipo, dirigido por Jonathan Weissman, del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), en colaboración con investigadores de Yale y otras instituciones, desarrolló una tecnología denominada PEtracer.
Los científicos introdujeron la maquinaria de edición genética y 35 elementos de registro, con un total de 105 posiciones editables, en células madre embrionarias de ratón. Después incorporaron estas células modificadas a embriones que se encontraban en una fase muy temprana del desarrollo, cuando todavía tenían entre cuatro y ocho células. Conforme sus descendientes se multiplicaban, el sistema introducía pequeñas secuencias de cinco nucleótidos en diferentes posiciones del ADN.
Weissman compara este procedimiento con los colorantes utilizados tradicionalmente para seguir el destino de las células. La diferencia es que, en lugar de conservar una única señal, cada linaje va acumulando una combinación particular de marcas, como si incorporase nuevos colores a medida que avanza su historia.
La información genética obtenida permitió reconstruir árboles genealógicos de 1.447.839 células modificadas, procedentes de dieciséis embriones analizados entre los días 7,5 y 10 de desarrollo. El conjunto completo de datos incluía cerca de 1,8 millones de células, contando también las que no portaban el sistema de registro.
Los investigadores consiguieron identificar marcas correspondientes a aproximadamente el 75 % de las divisiones de los linajes reconstruidos y distinguir 99 tipos celulares y 142 subtipos.
Estas cifras sitúan el trabajo, publicado en Cell, entre los análisis de parentesco celular más exhaustivos realizados hasta ahora durante el desarrollo temprano de un mamífero.
Cuándo empiezan las células embrionarias a decidir su destino
La magnitud del experimento permitió estudiar un periodo decisivo, que incluye la gastrulación, la elongación del eje corporal y los primeros acontecimientos de la formación de órganos. Durante la gastrulación, las células comienzan a organizarse en tres grandes capas embrionarias: el ectodermo, el mesodermo y el endodermo, de las que derivarán los diferentes tejidos del organismo.
Los resultados muestran que la especialización celular no comienza de manera repentina. Los investigadores detectaron sesgos muy tempranos hacia determinados destinos celulares alrededor del cuarto día de desarrollo, incluso antes de la gastrulación. Estas preferencias iniciales se intensificaron posteriormente hasta dar lugar a linajes cada vez más restringidos.
El endodermo, del que proceden, entre otros tejidos, el revestimiento del tubo digestivo y parte de los órganos asociados, mostró una restricción relativamente temprana, alrededor del séptimo día. En cambio, los procesos de especificación del ectodermo y el mesodermo se extendieron durante intervalos más amplios.
Uno de los aspectos más llamativos fue la reproducibilidad de los resultados. Aunque el desarrollo de los mamíferos posee cierta flexibilidad y no sigue un programa completamente rígido, los embriones independientes presentaban patrones de parentesco celular y tiempos de especialización extraordinariamente semejantes.
Jonathan Weissman, investigador del MIT, ha dirigido uno de los equipos que han reconstruido el árbol genealógico de más de un millón de células para comprender cómo se especializan durante el desarrollo embrionario de los mamíferos. Cortesía: MIT
El origen del sistema nervioso: las células conservan distintas opciones de desarrollo
Entre los hallazgos más interesantes destaca el relacionado con la cresta neural, una población transitoria de células embrionarias que origina estructuras tan diversas como parte del sistema nervioso periférico, células pigmentarias y determinados componentes de la cabeza y la cara.
Durante años, los especialistas han debatido si las células de la cresta neural que migran por el embrión ya están comprometidas con un destino concreto o si conservan la capacidad de transformarse en diferentes tipos celulares.
Para abordar esta cuestión, el equipo de Weissman identificó 3.404 grupos de descendientes de la cresta neural posterior y examinó cuáles daban lugar a neuronas sensitivas de los ganglios de la raíz dorsal y cuáles originaban neuronas del sistema nervioso autónomo.
De este modo, los investigadores pudieron constatar que aproximadamente el 26 % de los grupos con descendientes neuronales diferenciados contenían ambos tipos celulares. Además, observaron que la separación entre esos destinos se producía de manera progresiva durante una etapa que coincide con la migración de las células de la cresta neural.
Los resultados respaldan un modelo en el que algunos progenitores de la cresta neural mantienen abiertas distintas posibilidades de especialización antes de adquirir una identidad más restringida. Sin embargo, los autores advierten de que el experimento no permite determinar con exactitud cuándo se produce esa restricción en relación con el inicio de la migración celular.
El corazón y los vasos sanguíneos tienen una historia embrionaria más compleja
Los mapas también han permitido revisar el origen de las células que forman los vasos sanguíneos.
Tradicionalmente, se consideraba que buena parte de las células endoteliales, encargadas de revestir su interior, procedían de una región embrionaria denominada mesodermo de la placa lateral.
Sin embargo, los nuevos mapas indican que estas células tienen procedencias mucho más variadas. Según las estimaciones del equipo, el 34,3 % de las células endoteliales analizadas derivaba de esa región, mientras que otras procedían del mesodermo cefálico (22,3 %), paraxial (14,5 %), extraembrionario (11,8 %), cardíaco (10,6 %) e intermedio (2,2 %).
Este resultado ilustra un fenómeno conocido como diferenciación convergente: células con historias embrionarias diferentes pueden terminar adquiriendo funciones muy semejantes. Incluso después de especializarse, algunas conservan señales moleculares de su tejido de origen.
Los investigadores también examinaron la formación del corazón. Los análisis identificaron relaciones genealógicas que distinguen los principales territorios cardíacos y mostraron que algunos progenitores destinados a estructuras concretas se especializan antes de que aparezcan las señales moleculares características de las células cardíacas maduras.
Estos hallazgos ayudan a comprender cómo diferentes poblaciones de células progenitoras contribuyen a construir un órgano cuya formación exige una coordinación temporal y espacial extraordinariamente precisa.
DNA Typewriter: una máquina de escribir genética que registra el desarrollo del embrión
El segundo equipo de investigación, encabezado por Jay Shendure y Chengxiang Qiu, de las universidades de Washington y Dartmouth, respectivamente, utilizó una tecnología diferente, aunque basada en el mismo principio de registrar información en el ADN.
Su sistema, denominado DNA Typewriter, funciona como una máquina de escribir molecular. Introduce pequeñas secuencias de seis nucleótidos en una región artificial del ADN llamada DNA Tape.
Su principal particularidad es que las marcas genéticas se incorporan siguiendo un orden determinado, lo que permite reconstruir tanto el parentesco entre las células como el orden en que se registraron las modificaciones.
«Piensa en una máquina de escribir real, salvo que escribe sobre el ADN de la propia célula en lugar de hacerlo sobre papel», explica Haedong Kim, uno de los primeros autores del estudio.
En este caso, la maquinaria genética se introdujo directamente en óvulos fecundados de ratón. Los científicos permitieron que los embriones se desarrollaran durante 13,5 días, aproximadamente dos tercios de una gestación normal de esta especie.
Posteriormente, reconstruyeron el árbol genealógico de 1.281.141 células de un solo embrión, alrededor del 10 % de sus células en ese momento. La tecnología había conservado información suficiente para retroceder hasta la primera división del óvulo fecundado, cuando se originaron sus dos primeras células descendientes.
Embrión de ratón de diez días de desarrollo observado mediante microscopía confocal. Las células de la cresta neural (verde) migran y se especializan para formar distintos tejidos, entre ellos componentes del sistema nervioso entérico (cian), encargado de regular la actividad digestiva. Los nervios aparecen en rojo. Cortesía: Baptiste Charrier / UQAM
Los nuevos árboles genealógicos comienzan
Mapa celular elaborado a partir del análisis de 1.792.520 células de 16 embriones de ratón, entre los días 7,5 y 10 de desarrollo. Cada color representa un tipo celular diferente y permite visualizar la extraordinaria diversidad de células que surge durante la formación del embrión. Fuente: Colgan y colaboradores / Cell (2026)
El reto pendiente: reconstruir la historia de todas las células de un mamífero
Pese a sus logros, los autores reconocen que todavía no se ha obtenido el árbol genealógico completo de todas las células de un mamífero.
El equipo de Weissman reconstruyó una parte muy amplia de los linajes correspondientes a las primeras etapas del desarrollo, mientras que el de Shendure siguió el desarrollo durante más tiempo, pero analizó aproximadamente una décima parte de las células de un embrión.
Tampoco es posible establecer únicamente a partir de estos mapas qué señales provocan cada decisión celular. Para responder a esa pregunta será necesario combinar los registros genealógicos con experimentos capaces de modificar genes, señales químicas y condiciones del entorno embrionario, y observar cómo cambian las trayectorias posteriores.
Aun con estas limitaciones, la valoración de los especialistas es especialmente positiva.
Reza Kalhor, investigador de la Facultad de Medicina de la Universidad Johns Hopkins, ajeno a ambos trabajos, los describe en la noticia de Science como una impresionante proeza de ingeniería genética y los considera los estudios más emocionantes de este campo en los últimos cinco años.
Jan Philipp Junker, biólogo del desarrollo del hospital universitario Charité de Berlín, también consultado por Science, destaca que estos mapas permitirán investigar experimentalmente qué factores impulsan a las células hacia destinos concretos. Para él, representan «el principio, no el final».
La comparación con la secuenciación del genoma humano resulta inevitable. Conocer los genes de un organismo permite identificar buena parte de los componentes necesarios para construirlo, pero no explica completamente cómo se utilizan, en qué orden se activan ni cómo interactúan para producir órganos funcionales.
os nuevos árboles genealógicos permiten recuperar una parte de esa historia temporal del desarrollo. Todavía quedan innumerables ramas por identificar y muchas decisiones celulares por comprender, pero la biología dispone ahora de herramientas capaces de recuperar una parte de la historia que convierte una única célula fecundada en un organismo complejo. ▪️ (12 de noviembre de 2026)
Del óvulo fecundado a millones de células: las claves del descubrimiento
¿Cómo sabe una célula en qué debe convertirse? ¿Cuándo empiezan a formarse los órganos? Estas son las principales claves de los nuevos mapas genéticos que permiten reconstruir la historia del desarrollo embrionario de los mamíferos.
¿Qué han descubierto los científicos sobre el desarrollo embrionario?
Dos equipos científicos han reconstruido los árboles genealógicos de más de un millón de células de embriones de ratón utilizando marcas genéticas hereditarias. Estos mapas permiten estudiar cuándo comienzan a especializarse las células y cómo sus distintos linajes contribuyen a formar órganos y tejidos, como el corazón, el sistema nervioso y los vasos sanguíneos.
¿Cómo se puede seguir el origen de una célula dentro de un embrión?
Mediante técnicas de edición genética que introducen pequeñas marcas en el ADN. Las células transmiten estas modificaciones a sus descendientes y acumulan otras nuevas a medida que se multiplican. Al comparar las marcas heredadas, los investigadores pueden reconstruir sus relaciones de parentesco y averiguar de qué células progenitoras proceden. Esta técnica se conoce como rastreo de linajes celulares o lineage tracing.
¿Cuándo comienza la especialización celular en el embrión?
El estudio publicado en Cell detectó los primeros indicios de una predisposición hacia determinados destinos celulares alrededor del cuarto día de desarrollo del embrión de ratón, antes de la gastrulación. Esto no significa que las células ya estén completamente especializadas, sino que algunas presentan una mayor tendencia a originar ciertos tejidos. Su identidad se va definiendo progresivamente durante las etapas posteriores.
¿Qué diferencia hay entre PEtracer y DNA Typewriter?
Ambas tecnologías permiten reconstruir la genealogía de las células mediante modificaciones hereditarias del ADN, pero utilizan sistemas de registro diferentes. PEtracer, desarrollado por el equipo del MIT, acumula marcas genéticas en múltiples posiciones del genoma. DNA Typewriter, utilizado por el equipo de la Universidad de Washington, incorpora pequeñas secuencias de ADN siguiendo un orden determinado, lo que facilita reconstruir la sucesión temporal de las modificaciones registradas.
¿Puede este descubrimiento ayudar a prevenir malformaciones congénitas?
Los mapas celulares podrían ayudar a identificar cuándo y cómo se alteran las trayectorias de desarrollo que dan origen a los diferentes órganos. Este conocimiento puede resultar útil para investigar las causas de determinadas malformaciones congénitas y comprender mejor los mecanismos que las producen. Sin embargo, los estudios se han realizado en ratones y todavía no han demostrado que estas tecnologías permitan prevenir malformaciones en seres humanos.
¿Se ha reconstruido ya el árbol genealógico completo de todas las células de un mamífero?
Todavía no. El estudio publicado en Cell reconstruyó los linajes de aproximadamente 1,45 millones de células modificadas genéticamente, mientras que el trabajo de Science reconstruyó la genealogía de alrededor de 1,28 millones de células de un solo embrión de ratón. Aunque son registros de una amplitud sin precedentes, no incluyen todas las células ni todas las etapas del desarrollo. Obtener un árbol genealógico celular completo sigue siendo uno de los grandes objetivos de la biología del desarrollo.
Fuentes científicas: Cell (2026) y Science (2026).
Fuentes:
- Colgan W, Koblan L, Villagrana J. et al. Comprehensive lineage tracing maps the landscape of cell fate decisions in mouse embryogenesis. Cell (2026). DOI: 10.1016/j.cell.2026.09.050
- Qi Yu et al. A DNA Typewriter records the cell lineage history of a mouse, from zygote to late organogenesis. Science (2026). DOI: 10.1126/science.ael0508
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