CULTURA|CIENCIA
Un grupo de investigación dirigido por Piali Sengupta en la Universidad de Brandeis de Estados Unido estudió un grupo de gusanos que se caracterizan por comer hongos o bacterias y mostraron que la forma en que se alimentan tiene una incidencia en su metabolismo modificando la forma en que se comunican las neuronas sin participar directamente en esta comunicación.
Comer es una de las cosas que compartimos todos los animales vivientes en este planeta, independiente cual sea el origen de esta comida, pero en el caso de los humanos, sucede algo que pensamos que es solo nuestro y es que todos hemos sentido esa sensación de antojo, de querer volver a comer algo que nos evoca memorias, eso que recordamos que tiene un buen sabor y ansiamos reencontrar. Es difícil asimilarlo, pero esto podría estar ocurriendo en todos los animales.
Un ejemplo revisado por el grupo de investigación dirigido por Piali Sengupta en la Universidad de Brandeis de Estados Unidos, estudió esta posibilidad con un modelo animal muy simple, pero no menos interesante. Se trata del Caenorhabditis elegans, un animal del grupo de los gusanos redondos (nemátodos), cuyo nombre significaría algo como “animales con forma de hilo”.
Estos animales se caracterizan por comer principalmente hongos o bacterias y así controlar sus poblaciones en la naturaleza, lo que los hace un grupo de animales clave en la renovación de la materia orgánica de la tierra. De hecho, el Departamento de Agricultura de Estados Unidos señala su presencia como un indicador de buenos suelos de cultivo, dando cuenta de la relevante función que estos animales cumplen para la vida en la tierra.
Los C. elegans se guían por su excelente sentido del olfato para encontrar su alimento, tarea significativa si se considera que este animal solo tiene 302 neuronas que, con aproximadamente 7300 conexiones entre estas, logran coordinar toda su actividad. Una parte importante de estas neuronas está presente en lo que se considera como el “cerebro del gusano” y engloba principalmente interneuronas, las que coordinan la actividad de varias otras neuronas, y neuronas olfatorias que detectan odorantes (moléculas que componen los olores) del exterior.
En general, el alimento de estos gusanos corresponde a las bacterias que cohabitan con ellos, sin embargo, ¿puede un organismo tan modesto preferir un alimento por sobre otro? Y la verdad es que sí, experimentos previos, realizados tanto por el equipo de científicos ya nombrado como otros, han mostrado que, si bien son animales de costumbre, es decir, prefieren comer la misma cepa de bacterias que ya han comido, estos pueden cambiar su preferencia por otra cepa luego de algunas generaciones o si ocurre algo que modifique su sistema nervioso.
Este último es el caso del trabajo presentado en la revista Nature por el grupo de Sengupta, en el que muestran que una de las bacterias que cohabitan con este gusano y que es parte de su dieta puede modificar su comportamiento; en particular esta corresponde a una bacteria del género Providencia. Los investigadores detectaron que cada vez que los gusanos engullían esta bacteria, su respuesta frente al olor de un alcohol, que en general les provoca repulsión, pasaba a atraerlos cuando la bacteria se encontraba viva y colonizaba el intestino del gusano. Vale la pena mencionar, que la bacteria Providencia spp produce octanol, el mismo alcohol que comienza a resultar atractivo para los gusanos cuando es colonizado por esta bacteria.
Por otro lado, generalmente para entender cómo funciona algo, se recurre a desarmarlo y ver qué sucede si retiramos tal o cual engranaje. De esta manera, en este estudio, se suprimieron etapas del metabolismo del gusano buscando cuáles de ellas regulaban su respuesta frente a la exposición a este alcohol, o bien, cuál era la forma en que esta bacteria controlaba el comportamiento de los animales. Usando este tipo de análisis descubrieron que la clave estaba en la ruta metabólica que transforma una sustancia, la tiramina (moléculas que componen las proteínas presentes en los quesos maduros) en octopamina, una molécula muy parecida a la adrenalina. Es esta molécula la que funcionaría como un neuromodulador (molécula que regula la actividad de los neurotransmisores), por lo tanto, modificando la forma en que se comunican las neuronas sin participar directamente en esta comunicación.
La octopamina pareciera ser la clave, ya que en el caso de este gusano y de otros invertebrados, la octopamina modificaría la comunicación entre las neuronas olfatorias y con ello, la respuesta, volviendo atractiva para el consumo a la bacteria. Es importante también mencionar que Providencia spp contiene altos niveles de tiramina, la molécula precursora del neuromodulador en cuestión, octopamina. Esto indicaría que la tiramina de la bacteria se estaría transformando en el neuromodulador y concentrando al interior del animal.
Con el fin de encontrar más elementos que dieran cuenta del mecanismo involucrado, los investigadores buscaron neuronas que expresaran el receptor de octopamina, es decir, aquellas que responden a esta molécula, encontrando que una neurona olfatoria llamada ASH lo expresaba. Más aún, esta neurona posee conexiones con varias otras neuronas olfatorias siendo la principal neurona sensible a químicos del circuito olfatorio, es decir, una de las más importantes a la hora de percibir químicos en el ambiente, y además una de las encargadas de detectar octanol.
Es así como los investigadores proponen que la bacteria cambia la conducta; primero, la tiramina que proviene de la bacteria se acumula en el gusano, luego se transformaría en octopamina y la presencia de esta molécula en concentraciones mayores a las normales es la que modificaría la actividad del cerebro de estos gusanos. De esta manera, la bacteria estaría incitando al gusano a comerla.
Lo más interesante de todo esto, es que, si bien el gusano recibe nutrientes de las bacterias, estas también se benefician al habitar su intestino, en él encuentran un ambiente prospero para continuar su reproducción y más aún serian dispersados por estos animales, permitiendo así colonizar otros gusanos y repetir el ciclo. Por lo demás, esta interacción es beneficiosa también para el gusano, no solo a nivel nutricional, sino que los compuestos que le entrega la bacteria incrementan su capacidad reproductiva, siendo así una relación benéfica para ambos. Si bien aún no es claro y con los experimentos realizados solo se puede dar cuenta de la interacción actual, es probable que esta relación mutualista, que beneficia a ambos, haya sido seleccionada positivamente en la evolución, ya que mejoraría notablemente las posibilidades de ambas especies de ser preservadas, sin embargo, de esto último nunca estaremos seguros.
Para finalizar, es interesante destacar que la comida de estos animales es principalmente bacterias, sin embargo, en otros animales más complejos, como nosotros, las bacterias acompañan lo que comemos; están ahí sin que las veamos, por lo que cabe preguntarnos, qué elegimos, la comida per se o las bacterias que viven en ellas.
Fuente: https://www.nature.com/articles/s41586-020-2395-5
*Este artículo surge del convenio con el Centro Interdisciplinario de Neurociencia de la Universidad de Valparaíso.
