Experta explica cómo ciertas especies no se adaptarán molecularmente al aumento de temperatura del planeta
La Dra. Karen Castillo, investigadora de la Universidad Católica del Maule, hace un llamado a reflexionar sobre la vida en la tierra y la crisis climática global, lo que está provocando la pérdida de biodiversidad.
El sostenido aumento de la temperatura que se registra a nivel mundial producto de la acción del hombre en el medioambiente es una amenaza real para la subsistencia de ciertas especies, tema sobre el cual ahondó la investigadora del Centro de Investigación en Estudios Avanzados del Maule (CIEAM) de la Universidad Católica del Maule (UCM) y del Centro Interdisciplinario de Neurociencia de Valparaíso (CINV), Dra. Karen Castillo, quien explicó de qué manera a nivel molecular, se ve afectada la biodiversidad del planeta.
Los cambios que se experimentan respecto de las fluctuaciones de la temperatura en la tierras ocurren de manera abrupta y acelerada, lo que no le da a las especies tiempo de adaptarse poniendo en riesgo la biodiversidad en el planeta. En el pasado los animales tenían miles de años para adaptarse, la evolución los dotaba de sensores de temperatura que les permitía tolerar ciertas temperaturas y conquistar distintos nichos ecológicos. Un caso particular se da en el ornitorrinco. Este animal, mamífero semiacuático que habita únicamente en ríos, arroyos y lagos de Australia y Tasmania, lugares que poseen ciertas características de temperatura y humedad que hacen posible su existencia. Se alimenta principalmente de algas y son muy reconocible por parecer una mezcla de castor y pato.
“A nivel molecular ocurre que animales como el ornitorrinco expresan un canal TRPV1 –canal de iones con el que sensa el calor- que, a diferencia de otros mamíferos, carece del proceso de desensibilización por temperatura, es decir, permanecen abiertos durante todo el tiempo que son expuestos a calor. Estos animales habitan lugares con temperatura no más allá de 25 ºC, por lo que cambios ambientales que produzcan un aumento sostenido en la temperatura de los ambientes que habitan, provocará tener canales TRPV1m más activos, por donde entrará calcio permanentemente, produciendo a la larga muerte celular.
La desensibilización de los canales frente a un estímulo, como ocurre en el caso de TRPV1 es uno de los mecanismos moleculares por los cuales su activación persistente permite aliviar el dolor. Ciertos parches transdérmicos están impregnados de capsaicina que es el compuesto picante del ají. Después de su aplicación uno siente calor en la zona y luego sensación de anestesia, lo que ocurre porque estos canales se cierran frente a un estímulo sostenido. Los canales termo sensibles son conocidos por su papel en el dolor por lo que son ampliamente estudiados en el campo biomédico”, explicó la investigadora de la UCM.
Esta proteína, continuó la doctora Castillo, está presente en todos los seres vivos, y los canales TRP en particular han evolucionado junto con los vertebrados, lo que ha permitido que los animales puedan colonizar ciertos nichos ecológicos por especializaciones sensoriales, como es el caso de los animales que hibernan y que están sometidos a temperaturas muy bajas. “Ese tipo de animales expresan canales que sensan frío pero que tienen ciertas modificaciones en su secuencia de DNA que hacen que esas proteínas tengan mayor tolerancia a temperaturas bajas, si bien es el mismo gen en ciertas especies ha evolucionado de acuerdo al hábitat particular de cada región en el mundo”, dijo.
“El ornitorrinco y otras especies no tienen este mecanismo de cierre del canal, y es porque no lo necesitan dado que viven en ambientes que no sobrepasan los 25 o 27 grados, sobre esa temperatura estos animales producto de que sus canales receptores siguen siempre abiertos se mueren, lo que nos lleva a reflexionar sobre la vida en la tierra y la crisis climática global, lo que hace que se pierde biodiversidad, entre otros factores que influyen”, sentenció la doctora Castillo, asegurando que ciertos animales no pueden permanecer en esos lugares porque carecen de los elementos moleculares que les permiten adaptarse a nuevas circunstancias.
Hay otros animales, como ciertas especies de murciélagos o serpientes, que tienen el receptor de calor más desarrollado, lo cual les permite ser capaces de percibir el calor de las presas que son parte de su alimentación. “Expresan en unas membranas altamente especializadas variantes de esta proteína que sensan el calor con muchísima mayor eficiencia en un umbral muy bajo, lo que les permite colonizar ciertos ambientes que otros no”, indicó.
En su carrera, la doctora Castillo, ha buscado entender los mecanismos moleculares que permiten a los seres vivos percibir tanto al mundo que los rodea como a sí mismos, línea de investigación que hace unas semanas significó el Nobel de Medicina 2021 a los científicos, David Julius y Ardem Patapoutian, por su aporte al conocimiento sobre la sensación de calor y frío.
Mamíferos más preparados
En el caso de los mamíferos, como los roedores explicó la investigadora UCM, tienen mecanismos más redundantes que permiten tener un sistema protector más robusto y con mejor respuesta ante las temperaturas nocivas. “Si uno siente que se está quemando por calor el mecanismo reflejo es retirar la mano, pero qué pasaría si una persona quería aliviar y aplicó un exceso de capsaicina en su mano y los canales se cerraron, uno metería nuevamente la mano en un lugar sin sentir dolor, lo que provocaría daño, lo cual es tremendamente nocivo porque puede generar muerte celular o de un tejido. Sin embargo, los mamíferos desarrollaron sistemas redundantes de detección de calor nocivo, donde tres canales TRP termosensibles, el TRPV1, TRPV3 y el TRPA1 actúan concertadamente para reaccionar ante el calor nocivo. Esto producirá que, en ausencia de cualquiera de ellos, los otros responderán, lo que permitirá mantener nuestra integridad a pesar de que ocurra una falla”, expuso.
Referencias científicas:
Articulo 1: Nat Commun 2019 May 13;10(1):2134.
doi: 10.1038/s41467-019-09965-6.
Molecular basis for heat desensitization of TRPV1 ion channels
Lei Luo 1 2, Yunfei Wang 1 2, Bowen Li 1, Lizhen Xu 3, Peter Muiruri Kamau 1 2, Jie Zheng 4, Fan Yang 5, Shilong Yang 6, Ren Lai 7
Artículo 2:
Molecular Prerequisites for Diminished Cold Sensitivity in Ground Squirrels and Hamsters.
Matos-Cruz V, Schneider ER, Mastrotto M, Merriman DK, Bagriantsev SN, Gracheva EO.Cell Rep. 2017 Dec 19;21(12):3329-3337. doi: 10.1016/j.celrep.2017.11.083.
Artículo 3:
A paradigm of thermal adaptation in penguins and elephants by tuning cold activation in TRPM8.
Yang S, Lu X, Wang Y, Xu L, Chen X, Yang F, Lai R.Proc Natl Acad Sci U S A. 2020 Apr 14;117(15):8633-8638. doi: 10.1073/pnas.1922714117. Epub 2020 Mar 27.
Artículo 4:
A TRP channel trio mediates acute noxious heat sensing.
Vandewauw I, De Clercq K, Mulier M, Held K, Pinto S, Van Ranst N, Segal A, Voet T, Vennekens R, Zimmermann K, Vriens J, Voets T.Nature. 2018 Mar 29;555(7698):662-666. doi: 10.1038/nature26137. Epub 2018 Mar 14.PMID: 29539642
