NeoFronteras

Química neuronal pre-multicelular

Área: Biología — jueves, 8 de septiembre de 2011

Diversos estudios apuntan a que varios elementos de la química neuronal ya estarían presentes en los microorganismos que precedieron a los animales multicelulares.

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Coanoflagelados. Foto: Nicole King lab, UC Berkeley.

Las composiciones musicales más sublimes, las novelas más absorbentes, los poemas más profundos o los logros científicos más inesperados son el producto de la máquina biológica más compleja que jamás ha existido sobre la Tierra: el cerebro humano. Todas nuestras acciones e inacciones son productos de él. Es el origen de todo lo bueno y todo lo malo del ser humano.
En nuestro cerebro millones de impulsos eléctricos recorren las neuronas y sus sinapsis para crear nuestra identidad. Porque en el fondo no somos más que ese conjunto de células fulgurando como estrellas en la soledad cósmica. Nuestros recuerdos y experiencias, nuestra personalidad, nuestros gustos y preferencias, nuestros sentimientos y amores, las novelas que hemos leído, las películas que hemos visto, lo que hemos aprendido, etc. Todo ello, junto con unas pocas gotas de sabiduría, reside en esa galaxia de 100.000 millones de neuronas que componen nuestro cerebro. Esas células desafían orgullosas a la eternidad en una batalla, pérdida de antemano frente al tiempo, que siempre merece la pena librar si de vez en cuando surge una mínima chispa eléctrica de creatividad.
No sabemos todavía qué diferencias sustanciales hay entre nuestro cerebro y el de un chimpancé, aunque los últimos estudios etológicos nos dicen que esas diferencias no parecen abismales. Ni siquiera sabemos todavía en qué consiste la consciencia o la inteligencia y, por tanto, no hemos sido capaces de emularlas con circuitos electrónicos.
Pero para llegar hasta el cerebro humano, la evolución necesitó de muchos millones de años. Poco antes de que aparecieran los primates hubo otros mamíferos y antes de ellos otros animales con sistema nervioso y cerebro. El registro fósil nos dice que nuestro cerebro y espina dorsal se remontan a la cámbrica Pikaia y que los primeros sistemas nerviosos tuvieron que surgir antes de la explosión del Cámbrico, hace más de 570 millones de años.
Desde que surgiera la primera célula eucariota los animales han evolucionado en paralelo dando lugar a todas las formas posibles de complejidad biológica animal, desde los seres más simples a los más complejos como nosotros. Ocupamos el reducto de complejidad (un “nicho evolutivo”) que nos han dejado los seres más simples, que son los que realmente dominan la Tierra. La evolución no es sinónimo de progreso y no elimina las especies más simples para ser sustituidas por las más complejas. Ello, además de proporcionarnos una cura de humildad, nos permite comparar nuestra biología y genética con la de otros seres más elementales que han estado sobre este planeta, prácticamente sin alterarse, desde casi el comienzo de la vida.
A primera vista es sensato pensar que el origen último del sistema nervioso se remonta a los primeros animales. Incluso hay estudios que demuestran que la química cerebral ya estaba presente en las esponjas. La química neuronal (o, al menos, algunos aspectos de ella) se remontaría a un momento anterior a la existencia de las propias neuronas. Pero, ¿y si esa química neuronal fue incluso previa a eso?
La evolución trabaja sobre lo que ya hay y pocas veces hace una innovación desde cero. Quizás la química de comunicación celular es anterior a los propios animales multicelulares. Después de todo, algo tuvo que estar sucediendo durante todos esos cientos de millones de años en los que sólo había eucariotas unicelulares en los mares terrestres.
Esto es lo que tuvo que pensar Dirk Fasshauer, de la Universidad de Lausana, cuando junto a sus colaboradores decidió explorar la existencia de la proteína denominada Munc18/syntaxin1 en seres muy simples. Esta proteína se encuentra normalmente en cada neurona y controla la liberación sustancias químicas cuando las neuronas se comunican entre sí.
Estos investigadores encontraron esta proteína en el coanoflagelado Monosiga brevicollis, un microorganismo unicelular acuático [1]. Según este resultado, al menos esta parte de la química cerebral precedió incluso a los animales multicelulares.
Pero este estudio no es el único que apuntan en esta misma dirección. En 2008 Xinjiang Cai, de la Universidad de Duke, descubrió que M. brevicollis tenía los mismos canales de calcio en su célula que los que se usan en las neuronas [2]. Recordemos que los canales de calcio son canales iónicos (macromoleculares situadas en la membrana de las células) que permiten la entrada de iones calcio, proceso que produce un cambio en el potencial eléctrico de la membrana que a su vez constituye una señal para la activación de muchas funciones celulares.
El año pasado se descubrió que este microorganismo usa además varias proteínas que también son empleadas por las neuronas para comunicarse entre sí [3].
Y este mismo año Harold Zakon, de la Universidad de Texas, y sus colaboradores descubrieron en este mismo ser los mismos canales de sodio que emplean las neuronas para transmitir impulsos eléctricos a lo largo de sus membranas celulares [4].
Todos estos resultados indican que las células de los coanoflagelados tienen muchos de los componentes de las neuronas y que pueden cumplir con las tres funciones principales de ellas. A saber: conducir señales eléctricas a lo largo de sus células, enviar señales químicas a sus vecinas con y recibir esas señales.
Según Fasshauer, los coanoflagelados tienen muchos de los precursores de cosas que se pensaba que sólo estaban presentes en los animales.
Aunque un sistema nervioso parece muy complejo, estos resultados y otros similares sugieren que el sistema nervioso se construyó a partir de la combinación de sistemas más simples que previamente habían evolucionado separadamente por distintas razones.
Pero no todos los componentes que necesitan las neuronas están necesariamente presentes en los coanoflagelas. Así por ejemplo, según Zakon, no hay pruebas de que sinteticen neurotransmisores o que formen redes neuronales como lo hacen las neuronas.
Los coanoflagelados son nuestros parientes unicelulares más próximos y algunas veces forman colonias. Podemos decir que están evolutivamente a medio camino entre los seres uni y multicelulares. Sus sistemas de comunicación intercelular les deben de permitir precisamente la formación de dichas colonias.
Se especula que el primer animal multicelular surgió, hace cientos de millones de años, a partir de alguna remota colonia formada por un grupo de células de los antepasados de los actuales coanoflagelados que se cohesionó permanentemente. Si esto fuera cierto, los coanoflagelados podrían darnos pistas de cómo comenzó la vida pluricelular animal.
Aunque el cerebro humano es mucho más que un conjunto de coanoflagelados, podemos abusar de una licencia poética y afirmar que “La crítica de la razón pura”, “Hamlet”, “Edipo rey”, “El capital”, “Mi lucha”, “La Biblia”, “1984” o “Río Bravo” ya existían en potencia en los mares precámbricos.

Copyleft: atribuir con enlace a http://neofronteras.com/?p=3587

Fuentes y referencias:
New Scientist.
El origen del sistema nervioso encontrado en las esponjas.
Sobre el origen de los metazoos.
Árbol filogenético con ramas reordenadas.
Sobre el paso de unicelulares a multicelulares.
Reconstruyendo el árbol filogenético.
El primer metazoo (por ahora).
Multicelularidad, cáncer y esponjas.

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

  1. Pocose:

    La ciencia cada vez nos deja mas claro que solo somos uno más de los innumerables productos del empecinamiento de unas cuantas moléculas, en condiciones muy especiales y raras en el universo, en replicase de forma cuasi perfecta.
    Esto es bastante duro de aceptar, para más de las tres cuartas parte de la humanidad, imposible.
    Para la restante minoría bienvenida sea esta o cualquier otra licencia poética.

  2. petrus:

    Hamlet existía ya en potencia en los mares precámbricos, dice el artículo, poética pero razonablemente. Y si alguna de aquellas células promitivas pudiera expresarse, podría escribir: Todo lo que soy y hago existía ya en potencia en el polvo de estrellas que giraba esperando formar este planeta algún día… o en el propio Big Bang o antes de él cualquiera que sea el significado de esta frase…

  3. joabbl:

    Parece que lo complejo siempre viene de lo simple y que lo que nos parece radicalmente nuevo no lo es. A veces la naturaleza más que creativa parece perezosa y conservadora. Imagino que será por las enormes presiones del entorno y las restricciones que impone junto con las leyes físicas y químicas. En el fondo es lo mismo que hacemos nosotros: Poco a poco empezando con pruebas sencillas para validar diseños. Solo así se pueden hacer aviones, ordenadores etc… Todo lo que existe se basa en lo que hubo antes. La diferencia es que nosotros no contaremos con millones de años como la naturaleza.

    Saludos

  4. lluís:

    El universo-mundo se parece más a un mecáno que a otra cosa.Todo parece estar hecho a base de retales,empalmes,sobras y otras chapuzas.Es lo que hay y a mi no me parece una cosa muy triste o despreciable.Más bien todo lo contrario es fascinante pensar que toda la belleza que vemos en el universo es producto de una cosa(la evolución químico-biológica) que parece trabajar como lo harían Pepe Gotera y Otilio.Lo que me hecho gracia es ver citada como ejemplo de licencia poética, la película “Rio Bravo”.Cuando jovencito ví esa pelí y disfrute mucho, así que ahora aún forma parte de mi paisaje adolescente (dicen que la patria es la infancia, puede ser).En cuanto a “El capital”, lo leí y me aburrió soberanamente.
    Saludos.

  5. NeoFronteras:

    Estimado Lluís:
    Las obras mencionadas al final trataban de cubrir un amplio espectro, tanto positiva como negativamente. Hay para todos los gustos.
    Sin embargo, “Río Bravo”, “El Dorado” o “Hatari!” no tienen nada que envidiar a muchas obras clásicas. Howard Hawks era un genio.

  6. Alejandro Álvarez Silva:

    Un interesante artículo que completa lo escrito en la obra “Vida y mente: ciencia y misterio”. Ver el Blog Simbiotica. Saludos:
    Alejandro Álvarez

  7. tomás:

    De acuerdo, amigo “lluís”. Mi preferido en inventos varios era el profesor Franz de Copenhague, la eminencia del TBO. Pero hiciste mal en aburrirte con “El Capital” aunque, si conseguiste terminarlo, debo felicitarte porque merece la pena aun con su fama de tocho. En esto de economía pocos libros me han hecho gozar tanto como “Economía rural en la Edad Media” cuyo autor anda oculto en mi memoria.Me descubrió todo un mundo oculto en la historia a que nos acostumbraban en bachiller.
    Un abrazo de reencuentro.

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