Quien trabaja con roedores en laboratorio sabe que colocar en un mismo ambiente a animales de camadas diferentes suele ser erróneo. En general, los machos adultos se agreden mutuamente y eliminan a las crías más jóvenes, incluso cuando todos, adultos y recién nacidos, sean hijos de los mismos padres. Ese comportamiento, al que se denomina infanticidio, resulta frecuente entre ratas y ratones y, según un estudio publicado en 2014 en la revista Science, es algo que comparten algo más de una centena de especies de mamíferos, desde predadores tales como osos y leones hasta chimpancés, babuinos y gorilas. Experimentos llevados a cabo por el biólogo Fabio Papes y su equipo en el Instituto de Biología de la Universidad de Campinas (IB-Unicamp) comienzan a dilucidar parte del misterio en torno a ese comportamiento y a identificar los mecanismos moleculares que, en determinadas situaciones, impulsan a los ratones al infanticidio.
Papes y su grupo están convencidos de que la señal que incita a los machos a matar a la camada más joven les llega por el aire. En las primeras semanas de vida, el cuerpo de las crías libera moléculas olorosas aún desconocidas que activan un grupo particular de células en la nariz de los animales más viejos. Esas células, que el grupo de la Unicamp identificó y describió en el mes de febrero en la revista BMC Biology, transforman la información química en impulsos eléctricos que activan las áreas cerebrales asociadas a la agresividad.
Las células especializadas en percibir el olor de las crías son neuronas, al igual que el resto de las células sensoriales que les permiten a los mamíferos identificar los aromas del ambiente. Pero poseen algunas diferencias que las tornan únicas dentro del sistema olfativo. La primera y más importante es que ellas sólo están presentes en los ratones adultos y se encuentran más activas en los machos vírgenes, que nunca engendraron crías, que en las hembras (tanto que hayan parido como que no) y en los machos que ya se reprodujeron. “Este es el primer caso documentado de células del sistema olfativo con ese modelo de activación”, comenta Papes. “Esta singularidad fue de ayuda para definir las hipótesis acerca de la función que ellas podrían desempeñar”.
Las células que detectan el olor de las crías expresan en su superficie la proteína OLFr692, la sigla que identifica al miembro 692 de la familia de los receptores olfativos. Esta proteína atraviesa la membrana celular de la neurona y capta compuestos químicos que emanan las crías. Los receptores olfativos conforman una extensa familia de 1.300 proteínas especializadas en la identificación de moléculas orgánicas pequeñas y volátiles, los odorantes. A excepción del OLFr692, esos receptores generalmente están presentes en las células sensoriales del mayor órgano olfativo de la nariz, el epitelio olfativo principal. En los ratones, ese epitelio está formado por 1.300 tipos de células sensitivas que, al igual que una alfombra, tapizan el sector más profundo de la cavidad nasal y permiten el reconocimiento del ambiente y la creación de una memoria aromática del mismo.
Un aspecto peculiar de las células descritas en la BMC Biology es que ellas poseen proteínas de la familia de los receptores olfativos, pero no se encuentran en el epitelio olfativo principal. En lugar de ello, el biólogo Thiago Nakahara, alumno de doctorado bajo la supervisión de Papes, las detectó únicamente en el órgano vomeronasal [órgano de Jacobson], otro de los tejidos olfativos presentes en la nariz, con distinto aspecto molecular. En los ratones, ese órgano está formado por dos estructuras cilíndricas de 2 milímetros de largo, una a cada lado de la nariz. Hasta entonces, los investigadores creían que sus células solamente contenían proteínas de superficie de la familia de los receptores vomeronasales (VRs), especializados en la detección de feromonas, moléculas orgánicas que despiertan comportamientos instintivos de defensa, apareamiento, agresividad y alarma.
“El empleo de técnicas más sensibles está revelando que las células que expresan las proteínas OLFr también pueden hallarse en tejidos distantes de la nariz”, comenta la bioquímica Bettina Malnic, investigadora de la Universidad de São Paulo que ayudó a descifrar el modo en que las moléculas de olor interactúan con las células del epitelio olfativo y disparan las informaciones que serán interpretadas por el cerebro. Como ejemplo, Malnic recuerda que al final de 2015, científicos de Estados Unidos identificaron células con el receptor OLFr78 en una estructura sensitiva de la arteria carótida, donde ellas monitorean los niveles de oxigenación de la sangre.
Mediadores de la agresividad
En Campinas, una vez identificada la población de células OLFr692 en el órgano vomeronasal, vino la fase más desafiante: descubrir cuál es la función que desempeñan esas células en el sistema olfativo de los roedores. La pista inicial que indicaba que los ratones, en sus primeras semanas de vida no poseían esas células, condujo a los investigadores a imaginar que estarían involucradas en la demarcación de comportamientos característicos de los animales adultos.
El grupo de Papes comenzó entonces a realizar pruebas con ratones de diferentes edades para analizar el patrón de activación de las células OLFr692. En algunos experimentos, pusieron a convivir machos con hembras, con el objetivo de verificar si esas células intervenían en la atracción sexual. En otros, se dispuso que los machos interactuaran durante cierto tiempo con otros en una misma jaula. En este caso se trataba de averiguar si las células OLFr692 estarían activas e intervendrían en la inducción del comportamiento agresivo común en el contacto entre machos. Incluso se expuso a algunos de ellos a olores de predadores (gatos, ratas, serpientes y arañas), para evaluar si las células estarían involucradas en reacciones instintivas de defensa y miedo (lea en Pesquisa FAPESP, edición nº 172). Empero, en ninguno de los casos se produjo la activación de las células OLFr692.
La última hipótesis fue que esas células podrían moldear alguna interacción entre adultos y crías. Tal como ocurre entre otros roedores, los machos y hembras adultos de los ratones exhiben cuidado parental: lamen a las crías para acicalarlas y las conducen de regreso al nido cuando intentan escapar, y las madres también las alimentan. Nakahara midió la activación de las células OLFr692 en animales adultos y comprobó que, entre los machos vírgenes, ellas intervenían en la detección del aroma de los recién nacidos. Cuando esos machos interactúan con las crías, en lugar de protegerlas, las matan. “Se trata de un comportamiento común entre los ratones”, dice Papes. “Aquél que cuida de un bioterio sabe que no debe colocar a un macho extraño con las crías”.
Ahora los científicos tratan de comprobar que las células OLFr692 son necesarias para generar tal comportamiento. Para ello, repetirán los test con ratones manipulados genéticamente para que no produzcan la OLFr692. “Nuestro pálpito es que el comportamiento infanticida debería desaparecer”, comenta Papes. “Si se devela el modo en que un circuito neuronal como el que activan las células OLFr692 genera comportamientos específicos”, dice Malnic, “eso contribuiría a una comprensión de cómo se organiza el cerebro y revelaría la manera en que las alteraciones en los circuitos neuronales conducen a trastornos neurológicos y comportamentales en los seres humanos”.
Proyecto
Molecular biology of the olfactory system in mammals: study on the detection of odors and their neural representation in the brain (nº 2009/ 00473-0); Modalidad Programa Jóvenes Investigadores en Centros Emergentes; Investigador responsable Fabio Papes (IB-Unicamp); Inversión R$ 780.405,02
Artículo científico
NAKAHARA, T. S. et al. Detection of pup odors by non-canonical adult vomeronasal neurons expressing an odorant receptor gene is influenced by sex and parenting status. BMC Biology. v. 14. 15 feb. 2016.
