En laberintos de cuevas de coral

Rara vez somos conscientes de un fenómeno cautivador e inevitable que ocurre desde que nacemos hasta nuestra muerte: nos integramos a una inmensa y extraordinariamente variada comunidad de organismos vivos. Nuestra especie tiene la fortuna de ser vecina de cada uno de los innumerables y magníficos moradores de este planeta. Sin embargo, esta verdad se nos escapa irresponsablemente, con el paso del tiempo, en un desencuentro abusivo con la naturaleza. Y somos tan ciegos, tan vanidosos que nuestro pobre antropocentrismo se revela bastante ingenuo al no reconocer que solo somos una especie más que habita esta colosal y húmeda roca que gira ininterrumpidamente en un punto con las condiciones exactas que permitieron el florecimiento de la vida en medio de la obscura y fría vastedad del espacio.

A pesar de que conocer el número de especies que habitan nuestro planeta es una cuestión fundamental para la biología y otras ciencias afines, esta información es aún incierta. Hoy, se han descrito formalmente cerca de dos millones de especies, pero es evidente que este número es casi irreal. Estimados recientes han calculado que tan sólo el número de especies de procariontes (bacterias y arqueas) oscila entre dos millones (2,000,000) y un billón (1,000,000,000,000). Así, Larsen y colaboradores sugirieron en 2017 que el número total de especies con las que convivimos en este planeta deber estar entre uno y seis billones (6,000,000,000,000). Este número no incluye, desafortunadamente, a los entes biológicos más abundantes del planeta: los virus. Si estos parásitos se consideraran, el número de especies con las que convivimos sería de varias decenas de billones. Queda claro, como decía el Premio Nobel José Saramago en su extraordinaria novela La Balsa de Piedra, que “el mundo de cada uno es lo que ven sus ojos. Y los ojos ven lo que quieren, los ojos hacen la diversidad del mundo y fabrican maravillas”.

Pero ¿de dónde provienen todas las especies que conocemos? Antes de Darwin ya se había sugerido varias veces, y en diferentes épocas, que las especies evolucionan, se originan, a partir de formas ancestrales. Así, Jean Baptiste Lamarck propuso, por ejemplo, la “teoría de la transmutación de las especies”. Lamarck no creía que las distintas formas de vida que habitan nuestro planeta compartían un ancestro común, sino que gran variedad de formas simples habían sido “creadas” continuamente por “generación espontánea”. Estas formas simples incrementan su complejidad mediante una “fuerza vital interna” que provoca cambios en la estructura de los organismos dependiendo de su uso (o desuso). Si esta variación se utiliza constantemente tenderá a aumentar su tamaño y si no se usaba se atrofiaría hasta desaparecer. Dichos cambios se deberían heredar a la siguiente generación produciendo una “adaptación” al medio en el que los organismos habitan, lo que se conoció como la idea de la herencia de los caracteres adquiridos, una opinión que no era suya y que jamás reivindicó como propia. Lamarck uso el ejemplo del largo cuello de las jirafas para ilustrar esta idea en su libro Philosophie Zoologique publicado en 1809. De acuerdo con Lamarck, la longitud del cuello de las jirafas se adquirió a través de innumerables generaciones de jirafas que habían estirado repetida y frecuentemente el cuello para alcanzar las hojas de los árboles de acacia que consumen para su alimentación, lo que había generado pequeños cambios que se transmitieron y acumularon paulatinamente en las siguientes generaciones de jirafas hasta alcanzar la longitud actual.

Lo que definitivamente enorgullecía a Lamarck era el haber promovido las ideas de que la naturaleza produce, sucesivamente, todas las formas de vida de la Tierra y de que los cambios de comportamiento inducidos por el medio ambiente marcan el camino de la variabilidad de las especies (es decir, los organismos se adaptan a las condiciones ambientales). Así, en un curso que impartía en el Museo de Historia Natural de París, Francia, les comentó a sus estudiantes “…Puedo demostrar que no es la forma, ni del cuerpo ni de sus partes, la que da origen a los hábitos y al modo de vida de los animales, por el contrario, los hábitos, el modo de vida y todas las demás circunstancias han influido, con el tiempo, en la constitución de la forma del cuerpo y de las partes de los animales. Con las nuevas formas se han adquirido nuevas facultades, y poco a poco la naturaleza ha llegado al estado en que se encuentra”. Para Lamarck era muy claro que los organismos vivos se “adaptan” a las condiciones de su entorno. Desafortunadamente, no siempre se recuerda a los científicos por las ideas que más apreciaron, y en este caso a Lamarck se le recuerda más por la idea de la herencia de los caracteres adquiridos, misma que fue ampliamente criticada, refutada y ridiculizada por la comunidad científica.

Por algunos años, no se propuso un mecanismo plausible que explicara la forma en la que los organismos evolucionan, hasta que en 1859 Charles Darwin publicó “El Origen de las Especies”, donde planteó que pequeñas variaciones heredables entre los individuos de una especie son la base de las grandes variaciones entre especies. De acuerdo con esto, los organismos de cierta población que presenten algunas variantes morfológicas, fisiológicas o de comportamiento podrán sobrevivir si esas diferencias los hacen más aptos biológicamente y se reproducirán a diferentes tasas dependiendo del ambiente en el que habiten. Esta diferencia en las tasas de reproducción resultará en pequeños cambios dentro de una población a lo largo del tiempo originando un reemplazo gradual de una especie por otra. De esta forma, si dos poblaciones diferentes de la misma especie ocupan diferentes nichos, una de ellas divergirá, al adaptarse a un nuevo entorno, y eventualmente se convertirá en una nueva especie.

Jacques Lacan menciona en su libro El Seminario (17, el reverso del psicoanálisis) que “son siempre las cosas más visibles, las que se exhiben, las que menos vemos”. Mientras que las cosas extraordinarias, las obras magníficas, las modas extravagantes, los artistas excepcionales llaman nuestra atención, lo obvio suele pasar desapercibido, precisamente por obvio. Hoy, en el agobiante ajetreo de la vida diaria, dejamos de percatarnos de lo maravilloso que es el mundo que nos rodea y pareciera no sorprendernos lo bien que cada especie encaja en el hábitat en el que vive. Cada especie que habita nuestro planeta cuenta con la morfología, fisiología y comportamiento más “adecuados” para sobrevivir a las condiciones del mundo que actualmente les rodea. Sin embargo, hay que hacer notar que para que las especies se adapten y sobrevivan a un mundo de constantes cambios, los descendientes de algunos de los organismos que las constituyen deben poseer variaciones genéticas precisas para responder a dichos cambios ambientales. Así, por ejemplo, solo aquellos descendientes de los organismos marinos que actualmente habitan nuestros océanos que tengan la fortuna de expresar los genes con las variaciones adecuadas poseerán las adaptaciones necesarias para sobrevivir eventualmente al inminente calentamiento y acidificación de los océanos. Las especies cuyas variaciones no sean convenientes para adaptarse a las nuevas condiciones, se extinguirán inevitablemente. Estas variantes son la materia prima sobre la que actúa, ciegamente, la Selección Natural.

Hace aproximadamente 530 millones de años, una importante época en la historia de la vida en la Tierra marcada por una rápida evolución de los ecosistemas animales marinos, apareció un grupo animal, los cefalópodos, que por muchas décadas no solo ha capturado la atención de la comunidad científica por su compleja neurofisiología, sus sofisticadas e intrigantes respuestas conductuales a paradigmas experimentales específicos, sus llamativas e impetuosas exhibiciones de camuflaje y una previsible conciencia de sí mismos (posiblemente similar a la de vertebrados e insectos), sino que han sido una basta fuente de inspiración para escritores, pintores, escultores, músicos, historiadores, medios de comunicación y creencias espirituales al ser considerados protectores divinos, guías o incluso deidades. Los cefalópodos son un grupo de animales marinos entre los que se incluyen todas las especies de calamares, pulpos, sepias y nautilus.

Desde su aparición, los cefalópodos, junto con algunas otras afortunadas especies, han sobrevivido a cinco eventos de extinción masiva. Cada uno de estos cataclismos se caracterizó por una drástica disminución de la biodiversidad mundial y en su conjunto dejaron un profundo impacto en el curso de la vida en la Tierra. Así, por ejemplo, el tercer periodo de extinción, conocido como la Extinción del Pérmico o la Gran Mortandad, ocurrió hace aproximadamente 252 millones de años y se le considera el evento de extinción más brutal que haya acontecido en la historia de la Tierra ya que provocó la desaparición del 70% de las especies terrestres de vertebrados y del 80-96% de las especies marinas de invertebrados que existían en ese entonces. Las causas específicas que provocaron estas extinciones siguen siendo objeto de debate y se han propuesto que ocurrieron por diversos factores, como la actividad volcánica de proporciones extraordinarias, el impacto de asteroides, o algún incidente temporal y súbito que modificó el clima.

Obviando a las amonitas y a las belemnitas (ambos grupos de cefalópodos eran similares a los calamares actuales, pero las amonitas poseían una concha en forma de espiral) que se extinguieron junto con los dinosaurios hace unos 66 millones de años durante el último evento de extinción masiva, resulta claro que los cefalópodos han fijado, a través del perseverante escrutinio de la Selección Natural, diversas adaptaciones para sobrevivir a los innumerables cambios ambientales que han ocurrido en nuestro planeta y a cinco eventos de extinción. Algunas de estas adaptaciones son tan “raras” que en 2018 un grupo de investigadores de una docena de países sugirió, por sorprendente que parezca, en un artículo plagado de suposiciones altamente inverosímiles, fantasiosas e incuantificables y sin evidencias sólidas que sostengan esta idea, que los cefalópodos, especialmente los pulpos, pudieran tener un origen extraterrestre.

Cada célula de los organismos vivos contiene un genoma (el conjunto total de ADN), un transcriptoma (el conjunto de todas las moléculas de ARN, también llamadas transcritos) y un proteoma (el conjunto de todas las proteínas expresadas). Si bien estos componentes se ubican en dimensiones diferentes en el flujo de la información genética, juntos configuran un marco integral y crucial para el funcionamiento de cada uno de los complejos procesos biológicos que ocurren en las células. Así, el genoma contiene las instrucciones necesarias para que cada célula posea estructura, sea funcional y regule sus procesos. El genoma da instrucciones al transcriptoma para que a través de él se expresen ciertas proteínas bajo condiciones específicas o tipos celulares particulares. Así, el transcriptoma representa cada uno de los genes que se expresan en un momento dado (además de un número importante de ARN que no producirán proteínas (ARN no codificante) y otras variedades, como microARN y ARN circular). El proteoma, finalmente, está representado por todas y cada una de las proteínas que se expresan en la célula.

Desde hace algunas décadas quedó claro que la composición y complejidad del transcriptoma pueden explicar la sofisticación celular y funcional de los eucariotas superiores. Aún más, apenas hace unos años se elucidaron nuevos mecanismos moleculares a nivel transcriptoma que también contribuyen a incrementar las capacidades celulares, conocidos como “eventos de procesamiento del ARN”, entre las que se encuentran las modificaciones del ARN. Si bien hay más de 100 tipos de modificaciones del ARN, una de ellas llama la atención debido a que le brinda a los organismos nuevos medios para adaptarse rápidamente ante presiones externas que podrían afectar su sobrevivencia. A este tipo de modificaciones se les ha denominado “edición del ARN”. La forma más frecuente de este tipo de modificaciones al ARN, la “edición de adenosina a inosina” (edición A-a-I), se lleva a cabo mediante la reacción catalizada por la enzima “adenosina deaminasa que actúa sobre el ARN (ADAR, por sus siglas en inglés)” en la que los nucleótidos de adenosina (A) son “convertidos” en inosinas (I). Así, cada adenosina que se encuentre en la secuencia de algún transcrito será intercambiada por una inosina y cuando estas son procesadas por los ribosomas para sintetizar alguna proteína, este cambio es interpretado como guanosina (G), en lugar de las adenosinas codificadas en el gen original. Cuando estos cambios ocurren en las secuencias de transcritos que codifican proteínas se les denomina “recodificantes” ya que producen proteínas diferentes a las originales. Este proceso de edición de ARN es utilizado muy raramente para recodificar proteínas en la mayoría de los organismos. Por ejemplo, se han identificado millones de sitios con el potencial de ser editados en los transcritos del ser humano y algunos miles de sitios en ratones, sin embargo, la mayoría se localizan en regiones de ARN que no codifican proteína alguna, y solo el 1-3% de los transcritos de humanos y de la mosca de la fruta (Drosophila melanogaster) albergan un sitio recodificante. En contraste, este curioso fenómeno molecular es la norma entre los cefalópodos (en calamares, pulpos y sepias, 60% de todos los transcritos que codifican para proteínas son recodificantes, lo que les brinda la posibilidad de diversificar su proteoma).

Hasta hace muy poco tiempo no se comprendía bien la razón por la que los cefalópodos son tan propensos a editar su ARN (por supuesto, no es algo que ocurra por voluntad propia). En 2012 se publicó un artículo en el que se observó que, en dos especies de pulpos que habitan en los polos, la frecuencia con la que algunos genes que codifican proteínas que forman canales por donde transitan algunos iones que facilitan la comunicación eléctrica entre neuronas era mucho más frecuente, en comparación con lo observado en una especie de pulpo tropical. Los cambios resultantes tras la edición del ARN en una de las proteínas de dichos canales de pulpos polares provocaron que estos se abran y cierren 14 y 60 veces más lento, respectivamente, que los canales iónicos de la especie tropical. Sin estos cambios a nivel proteína las especies que habitan en las heladas aguas polares presentarían una reducción importante en la velocidad de contracción y fuerza muscular, características esenciales para escapar de predadores o para capturar una presa, por ejemplo. Desafortunadamente, las especies estudiadas no se sometieron individualmente a cambios experimentales agudos de temperatura, por lo que fue difícil definir si las variaciones en las proteínas de los canales iónicos tras la edición del ARN que las codifica fueron resultado de una aclimatación o una adaptación real.  

Pero el tiempo, si se tiene suficiente paciencia y perseverancia, suele dar oportunidades para alcanzar metas importantes. Mijaíl Kutúzov, un personaje central de carácter irascible que logra la victoria del ejército ruso derrotando a Napoleón en la obra de León Tolstoi “La Guerra y La Paz”, menciona que “…para ganar la campaña (bélica)… lo único que se necesita es paciencia y tiempo”. En este caso, el tiempo fue determinante para entender si la edición del ARN les otorga alguna ventaja adaptativa a los cefalópodos. En 2023, dos estudios realizados por grupos diferentes demostraron que la edición de ARN en una especie de pulpo (Octopus bimaculoides) y una de calamar (Doryteuthis pealeii) induce cambios reversibles en la estructura de algunas proteínas en cuestión de unas 3-4 horas, dependiendo de la temperatura a la que se encuentren expuestos. Así, Birk y colaboradores (2023) observaron que la estructura y función de un par de proteínas involucradas en actividades neuronales críticas del pulpo (O. bimaculoides), la sinaptogamina (un sensor de la concentración de calcio para desencadenar la liberación de neurotransmisores) y la cinecina (una “simpática” proteína que parece caminar a través de microtúbulos, encargada del transporte de vesículas ricas en proteínas que son sintetizadas en el retículo endoplásmico rugoso y el aparato de Golgi, y que deben incorporarse en su destino apropiado cerca de la membrana celular) se modifican debido a la edición del ARN tras un cambio en la temperatura del agua en la que habitan estos organismos. Ese mismo año, Rangan y Reck-Peterson, observaron que en el calamar Doryteuthis pealeii existen variedades de cinecina recodificada mediante edición del ARN que, a bajas temperaturas, poseen mayor movilidad. De este modo queda claro que la recodificación del ARN en los cefalópodos produce variantes únicas de cinesina con propiedades funcionales optimizadas, lo que genera plasticidad fenotípica al diversificar la funcionalidad de las proteínas. Ambos estudios sugieren, por lo tanto, que, para los cefalópodos, y quizás para otros poiquilotermos, la edición del ARN parece ser una adaptación valiosa de ajuste de la función neurofisiológica, y muy probablemente otras, en respuesta a cambios en la temperatura. 

Al conocer los maravillosos secretos moleculares que las diversas formas de vida que habitan nuestro planeta esconden, deberíamos, quizá, ser menos vanidosos y orgullosos, y, sin falsa humildad, deberíamos disfrutar el prodigio de convivir con el resto de las especies que nos acompañan y la gracia de su presencia. Descubrir, entender y apreciar las exquisitas e innumerables adaptaciones de las distintas formas de vida que habitan nuestro planeta nos vincula estrechamente a ellas, valorar y respetar al resto de los esplendidos inquilinos biológicos de este asombroso mundo nos hace miembros efectivos de la naturaleza. Porque, mientras no tengamos conciencia del mundo que nos rodea, nos aislamos. Como escribió José Saramago en El Año de la Muerte de Ricardo Reis “…soledad es no ser capaz de hacer compañía a alguien”.  

Referencias

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Rangan, K.J., y Reck-Peterson, S.L. (2023). RNA recoding in cephalopods tailors microtubule motor protein function. Cell, 186(12):2531-2543.e11. doi: 10.1016/j.cell.2023.04.032. 

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