Dos estudios realizados por científicos brasileños en Estados Unidos abordan ciertos efectos poco conocidos asociados a un estado de inactividad y metabolismo bajo que adoptan algunos animales de climas templados durante el período más frío del año, cuando disminuye la disponibilidad de alimentos: la hibernación. Uno de esos trabajos sugiere que los procesos moleculares asociados a la hibernación ponen en suspenso el envejecimiento biológico en una especie de marmotas. El otro apunta que los machos de una especie de ardillas también inician su maduración sexual en ese período.
La bióloga brasileña Gabriela Medeiros de Pinho es la autora principal de un artículo publicado en marzo en la revista científica Nature Ecology & Evolution en el que se analizan las alteraciones químicas del ADN asociadas al envejecimiento de la marmota de vientre amarillo (Marmota flaviventris). Este roedor, que pesa unos 5 kilogramos y vive en promedio cinco años, habita en zonas altas, por encima de los 2.000 metros sobre el nivel del mar, en el oeste de Estados Unidos y el sudoeste de Canadá. Durante un lapso de 7 u 8 meses al año, la marmota hiberna en madrigueras bajo tierra y deja de alimentarse.
Junto con colegas de la Universidad de California en Los Ángeles (Ucla), en Estados Unidos, donde el año pasado obtuvo su doctorado, Medeiros de Pinho analizó 149 muestras de sangre extraídas a lo largo de la vida de 73 hembras de la especie. Los investigadores no trabajaron con machos porque estos se dispersan más allá de sus áreas de nacimiento, lo que hace difícil calcular su edad cronológica. La población de marmotas habita en los bosques del Parque Nacional Cañón Negro del Gunnison, en el estado de Colorado (EE. UU.), donde viven en libertad.
“En las fases de letargo del período de hibernación, las marmotas queman 1 gramo [g] de grasa por día, casi nada, y se desconectan prácticamente todos sus procesos fisiológicos”, explica la bióloga, quien actualmente está trabajando en la organización no gubernamental brasileña Instituto de Pesquisas Ecológicas (IPÊ). La fase de letargo o torpor ocurre cuando el animal reduce su metabolismo al mínimo y su temperatura corporal puede descender hasta los 5 grados Celsius (5 ºC). Se produce una disminución drástica en la frecuencia del ritmo cardíaco y respiratorio y el animal queda recostado y rígido, como si estuviera congelado.
Durante la hibernación, las marmotas alternan períodos de letargo prolongados, que suelen durar una o dos semanas, con fases breves de actividad (o alerta), que no superan las 24 horas consecutivas. El metabolismo se desconecta en el transcurso de ese torpor, pero funciona normalmente cuando el espécimen se encuentra en la fase activa. “La sumatorias de todas las fases de letargo de la marmota equivalen al 88 % del período de hibernación. Por lo general, los animales que hibernan viven más tiempo que el que cabría esperar en función de su peso corporal. La inducción en laboratorio del estado de letargo en ratas, una especie que naturalmente no hiberna, también eleva su tasa de supervivencia”, informa la bióloga.
David Iliff / Wikimedia CommonsLos procesos moleculares vinculados a la hibernación ponen en suspenso el envejecimiento biológico de la marmota de vientre amarilloDavid Iliff / Wikimedia Commons
Más testosterona
La hibernación es un proceso que en ocasiones provoca consecuencias inesperadas en las especies que adoptan este mecanismo de supervivencia. En un artículo publicado en marzo en la revista científica Current Biology, el bioquímico brasileño Rafael Dai Pra, quien cursa su doctorado en la Universidad Yale, relata que la ardilla de tierra de trece franjas (Ictidomys tridecemlineatus) comienza su proceso de maduración sexual durante su primera semana de hibernación. Esto significa que, a pesar de perder peso y experimentar un estrés energético en medio de los rigores de un invierno sin comida, el joven animal consigue desarrollarse a punto tal de volverse apto para iniciar su vida reproductiva.
Los investigadores reprodujeron en laboratorio durante más de seis meses las condiciones de hibernación a las que la especie, que habita en la región septentrional de América del Norte, se enfrenta en la naturaleza. Un grupo compuesto por unas 50 crías fue alojado en madrigueras individuales, mantenidas en la oscuridad, sin comida ni agua, y a una temperatura ambiente de 4 ºC. Durante el período de hibernación, concretamente en las fases de alerta (breves lapsos que duran entre 24 y 48 horas) una serie de parámetros, incluso cerebrales, fue objeto de medición.
“Pudimos verificar que el llamado eje reproductivo del hipotálamo [una estructura cerebral] se vuelve activo durante las fases de vigilia activando ciertos grupos de neuronas”, explica Dai Pra, autor principal del artículo. “En esos intervalos de alerta, el animal sale del letargo, su temperatura corporal pasa de 4 ºC a 37 ºC, se producen hormonas como la testosterona, por ejemplo, y los testículos comienzan a desarrollarse”. En esos intervalos, pese a experimentar todos estos cambios, los animales no se alimentan ni toman agua. Al final del estudio, los meses de hibernación habían hecho que las ardillas perdieran alrededor de 120 g, la mitad de su peso habitual.
Luego del estudio descriptivo que asocia la hibernación con la madurez sexual, el grupo de Yale ahora pretende investigar los pormenores de los procesos que ayudan a explicar ese fenómeno. En la naturaleza, las crías de esta especie de ardillas, que en su adultez llegan a medir unos 30 centímetros de largo, suelen nacer entre los meses de marzo y abril, cuando el frío más crudo en el hemisferio norte ha quedado atrás. En septiembre, con el final del verano, los animales inician sus siete meses de hibernación. “El hecho de entender el rol que cumple el cerebro durante la hibernación es uno de los aspectos más interesantes de la investigación”, dice Dai Pra.
Artículos científicos
PINHO, G. M. et al. Hibernation slows epigenetic ageing in yellow-bellied marmots. Nature Ecology & Evolution. Online. 7 mar. 2022.
DAI PRA, R. el al. Ground squirrels initiate sexual maturation during hibernation. Current Biology. Online. 3 mar. 2022.
