En biología celular , una célula somática (del griego antiguo σῶμα (sôma) 'cuerpo'), o célula vegetal , es cualquier célula biológica que forma el cuerpo de un organismo multicelular distinta de un gameto , una célula germinal , un gametocito o una célula madre indiferenciada . [1] Las células somáticas componen el cuerpo de un organismo y se dividen mediante mitosis .
Por el contrario, los gametos se derivan de la meiosis dentro de las células germinales de la línea germinal y se fusionan durante la reproducción sexual . Las células madre también pueden dividirse mediante mitosis , pero se diferencian de las somáticas en que se diferencian en diversos tipos de células especializadas.
En los mamíferos , las células somáticas forman todos los órganos internos, la piel, los huesos, la sangre y el tejido conectivo , mientras que las células germinales de los mamíferos dan lugar a los espermatozoides y los óvulos que se fusionan durante la fecundación para producir una célula llamada cigoto , que se divide y se diferencia en las células de un embrión . Hay aproximadamente 220 tipos de células somáticas en el cuerpo humano. [1]
En teoría, estas células no son células germinales (la fuente de los gametos); transmiten sus mutaciones a sus descendientes celulares (si los tienen), pero no a los descendientes del organismo. Sin embargo, en las esponjas , las células somáticas no diferenciadas forman la línea germinal y, en los cnidarios , las células somáticas diferenciadas son la fuente de la línea germinal. La división celular mitótica solo se observa en células somáticas diploides . Solo algunas células, como las células germinales, participan en la reproducción. [2]
Como se teorizó que la multicelularidad evolucionó muchas veces, [3] también lo hicieron las células somáticas estériles. [ cita requerida ] La evolución de una línea germinal inmortal que produce células somáticas especializadas implicó la aparición de la mortalidad , y puede verse en su versión más simple en las algas volvocinas . [4] Aquellas especies con una separación entre células somáticas estériles y una línea germinal se denominan weismannistas . El desarrollo weismannista es relativamente raro (p. ej., vertebrados , artrópodos , Volvox ), ya que muchas especies tienen la capacidad de embriogénesis somática (p. ej., plantas terrestres , la mayoría de las algas y numerosos invertebrados ). [5] [6]
Como todas las células, las células somáticas contienen ADN dispuesto en cromosomas . Si una célula somática contiene cromosomas dispuestos en pares, se denomina diploide y el organismo se denomina organismo diploide. Los gametos de los organismos diploides contienen solo cromosomas individuales no apareados y se denominan haploides . Cada par de cromosomas comprende un cromosoma heredado del padre y uno heredado de la madre. En los humanos, las células somáticas contienen 46 cromosomas organizados en 23 pares. Por el contrario, los gametos de los organismos diploides contienen solo la mitad de cromosomas. En los humanos, esto es 23 cromosomas no apareados. Cuando dos gametos (es decir, un espermatozoide y un óvulo) se encuentran durante la concepción, se fusionan, creando un cigoto . Debido a la fusión de los dos gametos, un cigoto humano contiene 46 cromosomas (es decir, 23 pares). [ cita requerida ]
Un gran número de especies tienen los cromosomas de sus células somáticas dispuestos en grupos de cuatro (" tetraploides ") o incluso de seis (" hexaploides "). Por lo tanto, pueden tener células germinales diploides o incluso triploides. Un ejemplo de esto es la especie moderna cultivada de trigo , Triticum aestivum L. , una especie hexaploide cuyas células somáticas contienen seis copias de cada cromátida . [ cita requerida ]
La frecuencia de mutaciones espontáneas es significativamente menor en las células germinales masculinas avanzadas que en los tipos de células somáticas del mismo individuo. [7] Las células germinales femeninas también muestran una frecuencia de mutación que es menor que la de las células somáticas correspondientes y similar a la de las células germinales masculinas. [8] Estos hallazgos parecen reflejar el empleo de mecanismos más efectivos para limitar la aparición inicial de mutaciones espontáneas en las células germinales que en las células somáticas. Dichos mecanismos probablemente incluyen niveles elevados de enzimas reparadoras del ADN que mejoran la mayoría de los daños del ADN potencialmente mutagénicos . [8]
En los últimos años, se ha desarrollado la técnica de clonación de organismos completos en mamíferos, lo que permite producir clones genéticos casi idénticos de un animal. Un método para hacerlo se llama " transferencia nuclear de células somáticas " y consiste en extraer el núcleo de una célula somática, normalmente una célula de la piel. Este núcleo contiene toda la información genética necesaria para producir el organismo del que se extrajo. Luego, este núcleo se inyecta en un óvulo de la misma especie al que se le ha extraído su propio material genético. [9] Ahora ya no es necesario fertilizar el óvulo, porque contiene la cantidad correcta de material genético (un número diploide de cromosomas ). En teoría, el óvulo se puede implantar en el útero de un animal de la misma especie y dejar que se desarrolle. El animal resultante será un clon casi genéticamente idéntico al animal del que se extrajo el núcleo. La única diferencia es causada por el ADN mitocondrial que se conserva en el óvulo, que es diferente de la célula que donó el núcleo. En la práctica, esta técnica ha sido problemática hasta ahora, aunque ha habido algunos éxitos de alto perfil, como el de la oveja Dolly (5 de julio de 1996 - 14 de febrero de 2003) [10] y, más recientemente, Snuppy (24 de abril de 2005 - mayo de 2015), el primer perro clonado . [11]
Las células somáticas también se han recolectado en la práctica de los biobancos. La crioconservación de recursos genéticos animales es un medio de conservar material genético animal en respuesta a la disminución de la biodiversidad ecológica. [12] A medida que las poblaciones de organismos vivos disminuyen, también lo hace su diversidad genética. Esto pone en riesgo la supervivencia a largo plazo de las especies. Los biobancos tienen como objetivo preservar células biológicamente viables mediante el almacenamiento a largo plazo para su uso posterior. Las células somáticas se han almacenado con la esperanza de que puedan reprogramarse para convertirse en células madre pluripotentes inducidas (iPSC), que luego pueden diferenciarse en células reproductivas viables. [13]
El desarrollo de la biotecnología ha permitido la manipulación genética de células somáticas, ya sea para el modelado de enfermedades crónicas o para la prevención de estados de malestar. [14] [15] Dos medios actuales de edición genética son el uso de nucleasas efectoras similares a activadores de la transcripción (TALEN) o repeticiones palindrómicas cortas agrupadas y regularmente interespaciadas (CRISPR). [ cita requerida ]
La ingeniería genética de células somáticas ha generado algunas controversias , [16] aunque la Cumbre Internacional sobre Edición Genética Humana ha publicado una declaración en apoyo de la modificación genética de las células somáticas, ya que las modificaciones de las mismas no se transmiten a la descendencia. [17]
En los mamíferos, un alto nivel de reparación y mantenimiento del ADN celular parece ser beneficioso en las primeras etapas de la vida. Sin embargo, algunos tipos de células, como las del cerebro y los músculos, experimentan una transición de la división celular mitótica a una condición posmitótica (sin división) durante el desarrollo temprano, y esta transición se acompaña de una reducción en la capacidad de reparación del ADN . [18] [19] [20] Esta reducción puede ser una adaptación evolutiva que permite el desvío de los recursos celulares que antes se utilizaban para la reparación del ADN, así como para la replicación del ADN y la división celular , a funciones neuronales y musculares de mayor prioridad. Un efecto de estas reducciones es permitir una mayor acumulación de daño en el ADN que probablemente contribuya al envejecimiento celular.