NeoFronteras

Moscas, olores e isótopos

Área: Biología,Física — jueves, 24 de febrero de 2011

Comprueban con moscas de la fruta y variantes deuteradas de ciertas moléculas que en el sentido del olfato están implicados los modos vibracionales de las moléculas.

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Esquema de la idea. Fuente: Luca Turin.

Probablemente el primer sentido en ser desarrollado, el primer mecanismo mediante el cual un ser vivo recibía información del mundo exterior, fue el sentido del olfato. Se trataba de saber la composición química del entorno.
Muchos animales desarrollaron después este sentido, incluyendo los mamíferos a los que pertenecemos. Incluso nuestras capacidades intelectuales más elevadas surgieron a partir de la evolución de ciertas partes del cerebro que en un principio estaban pensadas para el procesamiento de la información olfativa.
El ser humano no tiene el olfato tan atrofiado como cabría pensar. Si pegamos la nariz al suelo podemos incluso seguir un rastro casi tan bien como un perro sabueso. Un 3% de nuestro genoma corresponden a genes destinados a detectar distintos olores. Aunque muchos de ellos no son ya funcionales, pues han mutado a formas en las que no realizan su tarea. No han sido reparados por la evolución porque, a diferencia de otros mamíferos, nosotros dependemos más del sentido de la vista que del olfato. No obstante, es difícil no dejarse llevar por la imaginación y suponer la existencia de un humano transgénico con todos sus receptores olfativos funcionales. O dejarse llevar por el poder de evocación de los olores al igual que le pasó a Proust.
Sin embargo, pese a la importancia del olfato (la comida no nos sabría a casi nada sin él) no sabemos muy bien cómo funciona.
La teoría más aceptada dice que los receptores que poseemos están configurados para que determinadas moléculas de olor encajen específicamente en sus correspondientes receptores y disparen una repuesta nerviosa. Los receptores son proteínas plegadas de manera específica y están situadas en las membranas celulares de las células nerviosas de nuestro sentido el olfato. O de manera equivalente en las antenas de los insectos y otros sistemas dedicados a esta función.
Este mecanismo exige que se reconozca la forma las moléculas y que dos moléculas con la misma forma disparen la misma respuesta. Pero esto no explica cómo somos capaces de reconocer muchos más olores que receptores tenemos, ni por qué moléculas muy similares provocan sensaciones olfativas tan distintas. Así por ejemplo, la molécula que da el olor al vodka y la que da su olor a los huevos podridos son casi idénticas.
Desde hace un tiempo se está desafiando esta teoría con otra alternativa. Según la nueva teoría alternativa serían las vibraciones características de las moléculas las que serían analizadas por los receptores y provocarían una respuesta independientemente de la forma de la molécula. El mecanismo mecánico-cuántico implicado se basa en que los electrones son capaces de pasar por el receptor sólo si vibran a la misma frecuencia que la molécula. Normalmente la energía necesaria para que esto suceda es muy alta, pero si se da esta circunstancia el electrón pasa por efecto túnel a través de la barrera de potencial y entonces se dispara la respuesta.
Desde que se propuso esta nueva idea ha habido cierto escepticismo contra la misma, así que Maribel Franco y Efthimios Skoulakis, del Instituto Alexander Fleming de Atenas, y Luca Turin y sus colaboradores del MIT realizaron unos experimentos ingeniosos para ponerla a prueba.
Para evitar la influencia de subjetividades usaron mosca de la fruta en lugar de humanos. A estos animalitos se les coloco en un laberinto consistente en dos ramas perfumadas con dos moléculas químicamente idénticas pero a una de ellas se le había sustituido un átomo de hidrógeno por uno de sus isótopos (deuterio). La estructura molecular era idéntica en ambos casos, pero el mayor peso del deuterio daba modos de vibración distintos a la segunda molécula. Para condicionar a las moscas con una de las ramas, y por tanto con una de las versiones moleculares, los investigadores electrificaron levemente una de las ramas.
Según la teoría tradicional, una vez se eliminaba la corriente eléctrica, la mosca no podría distinguir entre ambas moléculas por su olor, pero resulto que sí. ¡Las moscas distinguían entre ambos olores! La nueva teoría conseguía así una buena demostración a su favor. En total se probó con tres moléculas distintas y sus respectivas versiones pesadas. Los investigadores griegos no podían creer que el experimento resultase, mientras que Turin ve demostrada su teoría.
Otros expertos, aunque no ponen en duda el experimento, discuten de si el mecanismo propuesto por Turin es totalmente correcto.
Estos expertos sugieren que incluso un número limitado de receptores pueden distinguir una amplia gama de modos de vibración y por tanto distinguir muchas moléculas entre sí. Sería una combinación de forma y modos de vibración la que nos daría nuestro sentido del olfato.
Así que ya sabe, parece que tiene unos receptores cuánticos en su nariz. Aunque los humanos, a diferencia de los perros y las moscas, parece que no distinguimos entre las distintas versiones isotópicas de estas moléculas. Quizás, dice uno de los investigadores, necesitemos del incentivo de una pequeña descarga eléctrica para hacerlo.

Copyleft: atribuir con enlace a http://neofronteras.com/?p=3409

Fuentes y referencias:
Noticia en Science.
Artículo original.
¿Se basa el olfato en un efecto cuántico?

Salvo que se exprese lo contrario esta obra está bajo una licencia Creative Commons.
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5 Comentarios

  1. Manuel Baselga:

    Muy interesante. Esto me recuerda a tus otros artículos sobre efectos cuánticos en la fotosíntesis y en el ADN. Parece que la mecánica cuántica tiene incidencia directa en muchos más fenómenos macroscópicos de lo que pensábamos. ¿Habrá algún efecto cuántico también en el funcionamiento de la mente humana?

    Saludos

  2. tomás:

    Estimado Manuel Baselga: Aunque no te diriges a mí y seguro que Neo te contesta con más propiedad y fundamento, no puedo resistirme a meter baza.
    Pienso que si nuestros actos están ordenados por potenciales de acción -innumerables- y estos se originan al atravesar la pared neuronal iones de cloro, sodio y potasio, creando una diferencia de potencial entre ambos lados de la membrana -por ir lo más rápidamente posible al origen de la cuestión- es de sospechar y casi diría que inevitable, que la cosa cuántica tenga algo que decir.
    Un cordial saludo.

  3. NeoFronteras:

    Esto de la implicación de la MC en los procesos mentales se ha propuesto muchas veces (incluso antes de Penrose), pero de seguro no se sabe nada hasta el momento. Quizás sea como los exoplanetas, todo el mundo sospechaba de su existencia, pero no había ni una sola prueba hasta hace 15 años.
    La diferencia entre ciencia y otras cosas es que se necesitan pruebas, experimentos, observación y la aplicación del método científico, de otro modo es sólo especulación.
    De todos modos, ni la MC garantizaría el libre albedrío.

  4. tomás:

    Por supuesto, estimado Neo, que el libre albedrío nada tiene que ver con esa posibilidad.
    En cuanto a que se den o no fenómenos cuánticos ya ves que me pronuncio con toda prudencia. Me lo hace sospechar la universalidad de la teoría y el tamaño de las partículas implicadas pero, como bien dices, habrá que esperar alguna prueba y, si se encuentra, estudiar el donde, cuando, modo y manera con el prudente método científico. Diría que todo un universo se abriría -condicional- a su estudio, como con los exoplanetas que citas.
    Como siempre, recibe mi más cordial saludo.
    En efecto, mis palabras son sólo la expresión de que me parecería lógico y aceptable que así fuera.

  5. Miguel Angel:

    Estimado Neofronteras: hablando sobre el modelo ORCH de Penrose-Hameroff, me gustaría destacar la grandísima complejidad del tema que intenta abordar: ¡nada menos que un modelo sobre cómo se produce la consciencia en el cerebro humano a nivel cuántico!

    Sus propios autores reconocen que es un modelo incompleto. Parece arbitrario también el modo en que se enlaza o compara los 40 Hz que presenta el electroencefalograma en su linea base con los 40 “bings” de consciencia que se producen por segundo en el cerebro humano según el modelo de Penrose ya que se están manejando unidades de medida completamente diferente: es extrapolar lo que ocurre a nivel cuántico en un microtúbulo neuronal con un registro de ondas electricas de TODO el cerebro con sus trillones de sinapsis… al final, parece que se acaban metiendo en un lio y Penrose se aventura incluso a postular la existencia del “agua vicinal”, presentado un modelo muy compatible con la hipótesis teista.

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