El cerebro ayuda a las células sexuales de las lombrices a sobrevivir al sobrecalentamiento
Un estudio reciente publicado en la revista Current Biology demuestra que el cerebro ayuda directamente a las células sexuales a soportar el calor extremo. Los científicos descubrieron que el sistema nervioso de las lombrices envía señales moleculares a los espermatozoides y los óvulos para que resistan mejor el sobrecalentamiento. Así se protege la fertilidad incluso antes de que el calor cause daños directos.
A medida que la temperatura del planeta sigue subiendo, el problema se vuelve global: el calor perjudica la reproducción de las especies. El sistema reproductor es especialmente sensible, ya que depende de pequeños ARN, diminutas moléculas genéticas que regulan la actividad de los genes y protegen los procesos de desarrollo.
Antes se suponía que eran los tejidos circundantes los que transmitían a las células sexuales las señales sobre las amenazas externas. Ahora la cuestión es averiguar si el sistema nervioso, que percibe directamente el entorno, puede dirigir la protección a través de esas cadenas de ARN. Para los experimentos se utilizaron Caenorhabditis elegans, unos gusanos redondos muy apreciados como modelo de laboratorio.
Primero se estudiaron gusanos mutantes sin el gen rde-4, necesario para producir pequeños ARN reguladores. A la temperatura habitual de 20 °C se reproducían con normalidad. Pero, en cuanto se elevaba a 25 °C, el 80,6 % de sus huevos (de un total de 500) no eran fecundados. En comparación, en las mismas condiciones solo quedaban sin fecundar el 0,06 % de los huevos de gusanos normales (de un total de 236). La causa: los espermatozoides dejaban de funcionar y empezaban las catástrofes cromosómicas.
Ahora, centrémonos en el cerebro. Los investigadores introdujeron una copia funcional del gen rde-4 únicamente en las neuronas de los gusanos mutantes. Como resultado, reaparecieron en el sistema nervioso los pequeños ARN necesarios para el desarrollo de los espermatozoides y la fertilidad se recuperó parcialmente. La proporción de huevos sin fecundar bajó del 89,5 % al 50,6 %. También comprobaron grupos de control: al devolver el gen solo a las células musculares no ocurría ningún milagro; apenas aparecía descendencia.
Después realizaron un análisis en mosaico: crearon gusanos con un cerebro normal, pero con órganos sexuales mutantes. Sus defectos reproductivos eran menos graves que los de los ejemplares completamente mutantes: un 74 % de huevos sin fecundar, frente al 97,1 % de los mutantes en todos sus tejidos.
Los científicos también jugaron con los receptores sensoriales de los gusanos, desactivando los que responden al calor, al sabor y al oxígeno. El resultado inesperado fue que, al desactivar los genes del sensor de oxígeno (gcy-35), aumentaba la fertilidad: el porcentaje de huevos sin fecundar caía del 95,7 % al 69,8 %. Si se bloqueaba el gen sensorial clave tax-2, la proporción bajaba del 83,7 % al 38 %.
Y si se reducía artificialmente el nivel de oxígeno del entorno al 1-7 %, los gusanos empezaban a reproducirse con más brío incluso con calor. Probablemente, el sistema nervioso interpreta el bajo nivel de oxígeno como una señal de seguridad y abundancia (en la naturaleza, poco oxígeno significa muchas bacterias y, por tanto, comida).
A continuación compararon las capacidades de los gusanos de laboratorio con las de sus parientes silvestres. Resultó que las cepas «domésticas» tenían mutados los genes relacionados con la detección del oxígeno y la conducta alimentaria. Al devolverles la versión «silvestre» de esos genes, aumentaba su capacidad para reproducirse con calor.
La última palabra la tuvo el microscopio. A 25 °C, el ADN de las células sexuales de los mutantes rde-4 literalmente se desmoronaba: los daños masivos se apreciaban incluso en las células madre. En cambio, si se devolvía rde-4 al menos a las neuronas, o se desactivaban los sensores de oxígeno, los daños eran mucho menores.
La conclusión es contundente: las señales nerviosas no vuelven inmortales a las células; solo reducen parcialmente los daños del calor. Por desgracia, no se puede engañar al efecto invernadero, y ni siquiera el sistema nervioso de una lombriz puede contra las leyes de la física... Sigue siendo un misterio qué «cartero» lleva la señal del cerebro a los órganos sexuales. Quizá nuevos experimentos aclaren los detalles.
PEREC.RU
En el mundo de la biología, otro desfile de paradojas: resulta que hasta los seres más simples, como las lombrices, dominan desde hace tiempo ingeniosas técnicas de supervivencia con las que la mayoría de Homo sapiens ni sueña. El artículo sobre los gusanos lo deja claro: cuando el laboratorio se calienta y el futuro no se engendra solo, siempre hay un cerebro dispuesto a enviar señales a las células reproductoras.
A primera vista parece un trabajo científico; en realidad, es un manual de gestión de crisis para cualquier organismo vivo. Cuando el gusano se ve rodeado de temperaturas estresantes, activa a tope sus minúsculas señales de ARN a través de un gen específico. Solo ellas dan a los espermatozoides locales alguna posibilidad de convertirse en la próxima generación. Aunque no funciona a la perfección: basta un pequeño error en el mosaico para que el ADN se venga abajo en masa y la infertilidad experimental se convierta en norma de laboratorio.
Lo más inesperado es que el cerebro del gusano puede dirigir este milagro no solo mediante sus propios genes, sino también «leyendo» el nivel de oxígeno: si el aire del acuario está como después de una lluvia de verano, hay que ponerse a reproducir enseguida. Tiene sentido: en la naturaleza, poco oxígeno significa muchas bacterias y menos riesgo de pasar hambre. La ciencia y el sentido común dan la razón a los invertebrados: cuanto más sencillo es el sistema, más eficaces son sus mecanismos de supervivencia.
Pero también hay una pega. Aunque se dote al cerebro del gusano de los genes más avanzados (sospechosamente parecidos a los «silvestres»), el calor lo estropea todo: la genética no resiste. Los cerebros de laboratorio pierden frente a la termodinámica. Por ahora, los biólogos solo pueden especular sobre qué «palomas mensajeras» internas llevan los mensajes moleculares hasta donde hace falta salvar la reproducción.
Así que el calentamiento global es un reto incluso para las lombrices más astutas, pero la moraleja es esta: quien llega a tiempo, sobrevive. Los demás, suerte. Como en un tarro de lombrices de tierra.
