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Fisiología

Miedo en el aire

Biólogos identifican las proteínas que les apuntan a los ratones la presencia de predadores

FOTOS FABIO PAPES/UNICAMP (CÉLULAS) E EDUARDO CESAR (CAMUNDONGO)No es necesario enseñarle a un pequeño ratón o a una rata a tenerles miedo a los gatos. Tan pronto como empiezan a caminar, los roedores son capaces de reconocer las señales dejadas en el ambiente por el predador, y detectar cuándo llega la hora de desaparecer. Ya era sabido que, para ellos, al igual que para la mayoría de los animales, las pistas de que el peligro ronda llegan casi siempre del aire: compuestos químicos liberados por el predador penetran en sus narinas y disparan una secuencia de señales eléctricas en el cerebro que preparan el cuerpo del roedor para enfrentarlo o huir. Pero no se sabía qué compuestos eran liberados ni en qué parte del sistema olfativo actuaban. Luego de realizar experimentos que demandaron tres años de trabajo, el biólogo brasileño Fabio Papes y dos investigadores de Estados Unidos publicaron, en la edición de 14 de mayo de la revista Cell –en un artículo que se hizo acreedor a la tapa del periódico– la respuesta a algunas de estas preguntas.

En asociación con Darren Logan y Lisa Stowers, del Instituto de Investigación Scripps, California, Papes –investigador de la Universidad Estadual de Campinas (Unicamp)– realizó una secuencia de pruebas en las cuales ubicó a ratones comunes en contacto con una gasa que había sido friccionada en el pescuezo de un gato, humedecida con orina de rata o rozada en la piel de una serpiente, tres de los predadores naturales de los ratones comunes. En todas las situaciones, la sola percepción de olor hacía llevaba a un aumento en los ratones domésticos de la producción de una hormona ligada al estrés y los volvía más cautelosos: luego de sentir el olor de uno de los predadores, los roedores pasaban a explorar el ambiente con mucha mayor precaución.

Al investigar el sistema olfativo de los pequeños ratones, Papes notó que algo en el olor exhalado por los predadores servía de estímulo para un área nasal específica: el llamado órgano vomeronasal, una estructura aún muy enigmática formada por algunos miles de células nerviosas (neuronas) capaces de captar la información química presente en el aire y transformarla en impulsos eléctricos, redundando así en la activación de los circuitos cerebrales del miedo. La importancia de este órgano quedó evidente cuando los investigadores verificaron que ratones comunes transgénicos con una alteración genética que inactiva las neuronas del órgano vomeronasal no demostraban miedo cuando se los exponía al olor a rata grande, serpiente o gato.

El olor del peligro
Para descubrir si ese órgano participaba únicamente en la identificación del olor de los predadores o si actuaba también en la percepción de otros olores desagradables, los biólogos repitieron las pruebas, exponiendo a las lauchas al naftaleno, el principal componente de las pastillas de naftalina, liberado en la quema de la madera y asociado por los animales al olor del fuego. Tanto los roedores con el vomeronasal activo como aquéllos que tenían el órgano desactivado evitaron la gasa con naftaleno, señal de que las neuronas desconectadas actuaban en la identificación de los enemigos naturales. “Ese resultado muestra que el órgano está implicado en la detección, sino específica, al menos dirigida, del olor que exhalan los predadores”, comenta Papes, docente del Instituto de Biología de la Unicamp.

Debido a que las secreciones de los animales de diferentes especies provocaron la misma reacción en los pequeños ratones comunes, los investigadores empezaron a sospechar que hubiera algún compuesto en común en la orina de la rata, en el moco que recubre la piel de la serpiente y en la saliva que el gato deja en sus pelos al lamerse. De regreso a la Unicamp, luego de pasar siete años en Estados Unidos, una parte de ellos en el Laboratorio de Lisa Stowers, Papes dio inicio a una etapa de trabajo arriesgada, con una posibilidad de obtener de resultados muy incierta: la purificación de los componentes de la orina de la rata y de la saliva del gato. No fue posible analizar el moco de la serpiente. Y tuvo suerte. Encontró en la saliva del gato una proteína –la Feld4–  bastante similar a la más abundante en la orina de la rata, la Mup13 (Major Urinary Protein 13).

En una nueva batería de pruebas, Papes y Darren Logan verificaron que luego de inhalar soluciones que contenían únicamente proteínas aisladas, las lauchas se mostraban tan cautelosas como luego de sentir el olor a orina de rata o de saliva de gato. “Estas proteínas funcionan como cairomonas, moléculas liberadas por un organismo de una determinada especie que actúan sobre otra especie, en detrimento de la especie que las liberó y en beneficio de la que recibe la información”, explica Papes, quien comparte con Logan la autoría del artículo de Cell.

Actualmente, Papes trabaja en la identificación de los circuitos cerebrales que se activan con esos olores. El científico cree que echando mano de esta estrategia, en un futuro quizá no tan cercano, será posible obtener un mapa de la activación sensorial asociada a comportamientos tales como los de defensa, maternales y reproductivos, entre otros. “Al conocer de qué manera el cerebro reconoce, interpreta y responde a estímulos tales como los olores”, comenta, “podremos incluso ayudar a comprender mejor enfermedades relacionadas con alteraciones sensoriales”.

El proyecto
Biología molecular del sistema olfativo en mamíferos: estudio de la detección de olores y su representación neuronal en el cerebro (nº 2009/00473-0); Modalidad Joven Investigador; Co­or­dina­dor Fabio Papes – IB/Unicamp; Inversión R$ 725.763,03 (FAPESP)

Artículo científico
PAPES, F.; LOGAN, D.W.; STOWERS, L. The vomeronasal organ mediates interspecies defensive behaviors through detection of protein pheromone homologs. Cell. v. 141 (4), p. 692-703. 14 may. 2010.

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