Cómo la peste negra ha dejado huella hasta nuestros días

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Juan Jarillo Collado. Divulgación Científica en Biología Celular. Proyecto de Innovación y Mejora Docente de la Universidad de Jaén.

En el siglo XIV ocurrió una de las mayores epidemias jamás conocidas, la cual se estima que exterminó entre 70 y 200 millones de personas y redujo la población mundial casi en un 50%. Esta epidemia se conoció como la peste negra, muerte negra o peste bubónica, y fue causada por la bacteria llamada Yersinia pestis.

La población que sobrevivió a la peste lo atribuyó a la “obra divina”, pero hoy en día sabemos que fue gracias a la selección natural, que produjo una mutación en uno de los genes que condiciona la respuesta inmunitaria.

A lo largo de la historia, nuestro sistema inmune se ha ido adaptando en función de los factores externos a los que se enfrentaba, generando una respuesta específica para eliminar las amenazas que comprometen nuestra integridad como organismo. El caso de la peste negra no fue una excepción, y gracias a esta capacidad, nuestra especie perdura hasta hoy día, aunque a veces esta respuesta no es tan perfecta como esperamos.

Lo que nos dice la historia

Un estudio reciente revela cómo nuestro genoma se modela en función de las amenazas externas, concretamente frente a la peste negra. Para ello, se analizaron los restos de personas que perecieron antes, durante y después de esta epidemia. En estos restos se encontraron datos esclarecedores sobre la resiliencia frente a la enfermedad.

Después del análisis de los genomas de 516 individuos de la época, y en especial de los genes relacionados con el sistema inmunitario y las enfermedades autoinmunes, se descubrió que existe una mutación en el gen que codifica la proteína ERAP2. Dicho gen presenta dos variantes (haplotipos), la A y la B.

El haplotipo A se muestra a través de un alelo con carácter protector denominado C. Un alelo es la versión específica de un gen y, para cada gen, heredamos un alelo de la madre y otro del padre. Pues bien, el alelo C da lugar a que la proteína ERAP2 se sintetice de forma completa por unas células especializadas llamadas macrófagos. Estas células son capaces de ingerir a los patógenos y destruirlos.

La destrucción de Y. pestis por los macrófagos hace que las células muestren trozos de la bacteria a otras células, concretamente a los linfocitos T-CD8.  De este modo los linfocitos son alertados para reconocer y eliminar al patógeno. Además, el gen ERAP2 está asociado a la síntesis de una molécula concreta (citoquina) como respuesta a esta bacteria, de modo que aumenta el control de los propios macrófagos frente a la infección.

La otra variante, el haplotipo B, presenta el alelo T. Este alelo produce una proteína ERAP2 incompleta, lo que impide que nuestras células lleven a cabo una repuesta inmunitaria específica frente a la infección.

Así, se estima que los individuos que presentan dos copias iguales (homocigóticos) para el alelo protector tenían un 40% más de probabilidad de sobrevivir frente a la enfermedad de la peste negra.

¿Y cómo influye a día de hoy?

Como hemos visto, las variantes del gen que codifica la proteína ERAP2 condicionan la respuesta inmunitaria frente a esta bacteria. A pesar de la gran adaptación que se produjo frente a la infección, se ha observado en la actualidad que este condicionamiento del sistema inmune podría conducir a una mayor susceptibilidad frente a enfermedades inflamatorias crónicas o enfermedades autoinmunes.

Esto se debe a que la síntesis de la proteína ERAP2 es estimulada por diferentes patógenos, no solo el que provoca la peste negra, y por tanto regula la respuesta a las infecciones a través de los mismos mecanismos anteriormente comentados.

Sin embargo, esta gran respuesta adaptativa puede ser un arma de doble filo, ya que las personas que poseen el haplotipo A presentan un mayor riesgo de sufrir enfermedades autoinmunes como la enfermedad de Crohn u otras de tipo infeccioso.

Además, y también debido a la respuesta adaptativa, durante y después de la epidemia no solo se produjeron mutaciones en el gen que codifica la proteína ERAP2. Los investigadores del estudio mencionado mostraron que otro gen, el CTLA4, sufrió una mutación que en la actualidad está asociada con un aumento del riesgo de padecer artritis reumatoide o lupus eritematoso.

Como conclusión, además de las consecuencias negativas que pueden llegar a tener, las mutaciones asociadas a la evolución permitieron a nuestros antepasados sobrevivir frente a grandes amenazas, como la terrible epidemia de la peste que asoló al planeta.

Cerebro de mosquito, ¿de verdad es un insulto?

Mosca de la fruta. Vasekk / Shutterstock

Francisco José Esteban Ruiz, Universidad de Jaén

El cerebro de un mosquito es casi como el suyo y como el mío. Y no sólo porque esté constituido principalmente por neuronas, sino también porque los mosquitos son capaces de realizar funciones superiores y comportamientos avanzados que les permiten sobrevivir y reproducirse en su entorno.

Al fin y al cabo, la complejidad del sistema nervioso de un organismo no está del todo relacionada con la posición de la especie en la escala filogenética. Es decir, con el lugar que ocupan en la representación de las relaciones evolutivas entre diferentes organismos o especies. Esta escala o árbol filogenético se basa en la idea de que todos los seres vivos han evolucionado a partir de un ancestro común para dar lugar a todas las formas de vida. Así, los diferentes grupos de especies se han adaptado a la presión del medio ambiente al disponer, entre otras ventajas evolutivas, de un sistema nervioso más o menos complejo.

De modo general, podemos decir que existe una cierta tendencia a que los organismos más evolucionados tengan sistemas nerviosos más complejos que los organismos situados más atrás en la escala filogenética. Por ejemplo, un pez, que es un vertebrado que ocupa una posición digamos que más evolucionada en la escala filogenética, tiene un sistema nervioso más complejo que un invertebrado como una medusa. Y dentro de los vertebrados, los mamíferos tienen sistemas nerviosos aún más complejos que los peces.

Los pulpos son capaces de resolver problemas y aprender. Sigmund / Unsplash

Sin embargo, se dan excepciones a esta tendencia en la posición evolutiva. Hay invertebrados, como los pulpos, que muestran comportamientos más avanzados que otros invertebrados; por ejemplo, la resolución de problemas y su capacidad para aprender.

Otro caso singular es el de los cuervos, vertebrados que presentan un sistema nervioso menos desarrollado que el de los mamíferos pero que son conocidos también por su capacidad para resolver problemas y usar herramientas, además de por su extraordinaria memoria.

Y qué decir de las abejas, invertebrados que con un sistema nervioso mucho menos complejo que el de los vertebrados se comunican utilizando el lenguaje de la danza y muestran memoria espacial: pueden aprender y recordar la ubicación de las flores, y realizar cálculos simples en su búsqueda de néctar.

Moscas y mosquitos para estudiar el comportamiento

Hay especies de insectos, como las moscas y los mosquitos, que son excelentes modelos animales para investigar los mecanismos celulares y moleculares que producen determinados tipos de comportamiento.

Entre estas especies destaca la mosca de la fruta (Drosophila melanogaster), que puede aprender y recordar información, asociando olores y sabores con eventos positivos o negativos. Además, es capaz de navegar y orientarse en su entorno utilizando señales visuales y otras pistas sensoriales.

La mosca de la fruta también exhibe comportamientos sociales: de agregación y comunicación entre individuos, de cortejo y apareamiento complejos y de salir pitando si hay una amenaza. Y las parejitas de moscas hasta llegan a sincronizar su comportamiento.

La importancia de conocer el mapa de un cerebro

Para establecer la relación entre la estructura del cerebro y las funciones cognitivas superiores (el comportamiento), lo ideal es conocer de antemano cuántas neuronas hay en el cerebro, cómo se distribuyen por zonas y cómo están conectadas.

Y esto no es nada fácil. Se estima (y sólo se estima) que en el cerebro humano hay unos 86 mil millones de neuronas y cientos de billones de conexiones entre ellas. Imaginen lo difícil que es llegar a conocer dónde exactamente está cada una, y cómo y con qué otras neuronas se conecta.

Aunque hay muchas menos neuronas en el cerebro de un mosquito (unas cien mil) o en el de la mosca de la fruta (alrededor de doscientas mil), tampoco se conocen ni su número exacto ni las conexiones que establecen, que seguro que son millones.

Pues bien, se acaba de publicar el primer mapa del cerebro de una larva de mosca, investigación que ha necesitado 12 años para detectar y caracterizar sus 3 016 neuronas y las 548 000 conexiones (sinapsis) entre ellas. Y sí, han estudiado una a una todas estas neuronas y sus miles de sinapsis.

Conectoma del cerebro de una larva de Drosophila. Science

La larva de la mosca, aun con menos neuronas y conexiones que cuando son adultas, también muestra un comportamiento complejo y la estructura de su cerebro es como la de sus mayores.

Desde el punto de vista funcional, los autores han encontrado que los circuitos cerebrales más activos en la larva son aquellos que están implicados en el aprendizaje. Y que sus técnicas de análisis, tanto experimentales como computacionales, pueden ser la base para obtener el mapa de otras especies.

E incluso proponen que el tipo de redes de aprendizaje detectadas pueden servir de inspiración para el desarrollo de nuevos algoritmos de inteligencia artificial.

Veremos a ver (interesante expresión coloquial) hasta dónde nos puede llevar conocer el mapa del cerebro de una larva de mosca. Nada despreciable es, pues, que nuestro cerebro funcione al menos como el de un mosquito.The Conversation

Francisco José Esteban Ruiz, Profesor Titular de Biología Celular, Universidad de Jaén

Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation. Lea el original.

La hormona de la competitividad

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Francisco Torres López. Divulgación Científica en Biología Celular. Proyecto de Innovación y Mejora Docente de la Universidad de Jaén.

La competitividad es un rasgo humano común que nos empuja a superar a los demás y a nosotros mismos. Desde tiempos ancestrales, ha sido una fuerza motriz en la evolución y el desarrollo de nuestra especie.

Si bien son muchos y muy diferentes los factores que influyen en el comportamiento competitivo, algunas hormonas desempeñan un papel clave en este proceso. Entre ellas destaca la testosterona.

¿Dónde se produce la testosterona?

La testosterona es una hormona esteroide que se produce principalmente en los testículos de los hombres y, en menor medida, en los ovarios de las mujeres. Es bien conocida por sus efectos sobre el desarrollo sexual, la función reproductiva y la construcción de la masa muscular.

En cuanto a los tipos celulares que la producen, principalmente son dos: las células de Leydig y las células de la teca.

Las células de Leydig se encuentran localizadas en los testículos y son las principales productoras de testosterona en los hombres, producción que, a su vez, es estimulada por la hormona luteinizante (LH).

La LH es liberada por una glándula cerebral, la pituitaria, en respuesta a la liberación de otra hormona, la hormona liberadora de gonadotropina (GnRH), que también se produce en el cerebro, en concreto en una estructura denominada hipotálamo.

Por otro lado, las células de la teca son las principales productoras de testosterona en las mujeres. Estas células, que están presentes en los ovarios y participan en el desarrollo de los folículos ováricos durante la pubertad, producen testosterona a partir del colesterol y también bajo la influencia de la hormona luteinizante (LH).

Como puede comprobarse, los niveles de testosterona están relacionados con la producción de hormonas en el cerebro.

Los niveles de testosterona varían según las situaciones de competitividad

Numerosos estudios han demostrado que los niveles de testosterona están asociados con comportamientos competitivos tanto en hombres como en mujeres.

Un aumento en la testosterona puede generar mayor asertividad, agresión y deseo de dominar en situaciones competitivas. También se ha observado que si resultamos victoriosos se elevan los niveles de testosterona, y que aumentan menos, o disminuyen, si sufrimos una derrota.

El efecto ganador y perdedor

Tras una victoria, el aumento tanto de la motivación como de los niveles de esta hormona se relacionan, a su vez, con una mayor probabilidad de implicarnos en nuevas competiciones.

Y no siempre que ganamos o perdemos en una competición lo hacemos con el mismo margen. Por lo general, se aplica el denominado “efecto ganador y perdedor”.

Este efecto consiste en que cuando obtenemos una victoria la ganancia de estatus se asociada a niveles de testosterona superiores, posiblemente para dar lugar a un comportamiento más agresivo y competitivo que permita mantener dicho estatus.

Por otro lado, si salimos derrotados se detecta menos cantidad de esta hormona, quizás para evitar comportamientos que puedan dar lugar a a salir peor parados.

Y esto se relaciona también con el margen por el que hemos ganado o perdido: si ganamos por muy poco margen, los niveles de testosterona tienden a aumentar en menor medida, o incluso en algunos casos a disminuir.

Así, al no aumentar tanto los niveles de testosterona, promovemos el hecho de evitar entrar en una nueva competición y nos protegemos de una posible derrota.

¿Y qué ocurre si salimos derrotados por la mínima? Pues que aumentan los niveles de testosterona que intentan motivarnos para recuperar el estatus. De ahí la sensación de rabia que sentimos en esas situaciones.

Nuestro estado emocional influye

Además, está claro que nuestra respuesta ante las victorias o derrotas está condicionada por nuestro estado de ánimo.

En este sentido, asociamos los resultados positivos a nuestro esfuerzo y los negativos a efectos externos. Y es por ello que solemos decir: “he aprobado” y “me han suspendido”.

Curiosamente, el hecho de que los niveles de testosterona aumenten menos cuando los resultados son muy justos podría relacionarse con atribuir nuestra victoria a factores externos, como la suerte, lo cual no ocurre en las victorias amplias.

Por último, es interesante destacar que las experiencias previas de cada persona generan un estado emocional que influye también en los niveles de la testosterona en las competiciones. Así, los individuos ganadores incrementan sus decisiones competitivas fruto de la acción de la testosterona, el anteriormente comentado efecto ganador.