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El mercado de la reproducción asistida: ¿qué ocurre con las donantes de óvulos?

Por Vincenzo Pavone y Sara Lafuente Funes (CSIC)*

Entre el 1 y el 8% de todos los nacimientos que se producen en la actualidad son fruto de técnicas de reproducción asistida. Lo que en los años ochenta era casi experimental y estaba al alcance de muy pocas personas, se ha convertido en un abanico de técnicas y prácticas sociales presentes en todo el mundo.

La fecundación in vitro con óvulos de otras mujeres es el tratamiento que más ha aumentado. En España, este tratamiento representa una tercera parte de la reproducción asistida. Ese crecimiento se debe a dos cuestiones fundamentales: la primera es que nuestro país es el primer destino europeo de turismo reproductivo. De todos los residentes extranjeros que realizan procesos de reproducción asistida aquí, el principal tratamiento implica la donación de óvulos, seguido de la donación de semen. De hecho, la mitad de los ciclos de donación de óvulos realizados en Europa se llevan a cabo en España.

Future element/Odra Noel

La segunda cuestión es el retraso de la edad reproductiva. Si bien no existen datos de edad en los hombres (a pesar de que también estén afectados por el llamado ‘reloj biológico’), sí sabemos que una parte muy importante de las mujeres que acceden a reproducción asistida, y por ende a óvulos donados, tiene más de 40 años. Este cambio de patrón en la fertilidad es especialmente llamativo en España, donde la edad media del primer embarazo es de 32 años. Muchas parejas intentan reproducirse cuando los gametos de ambos no son de una calidad y eficacia suficiente para conseguir un embarazo. De ahí el uso de gametos ajenos, sobre todo óvulos. Obviamente, si se configurara el mundo de forma que las mujeres y los hombres no tuvieran que posponer constantemente la reproducción, habría menos necesidad tanto de óvulos donados como de vitrificación de los mismos.

Depende de a qué nivel miremos, la solución a este retraso generalizado de la maternidad puede ser estrictamente tecnológica y biomédica, o tener un enfoque múltiple, en combinación con el sociológico o el político. La tecnología sirve para algunas cuestiones, pero no es la única solución y, en el caso de la donación de óvulos, no va sola, sino que precisa de la colaboración de terceras partes, las donantes, de las que se sabe muy poco. En el proyecto Donación de óvulos en Reino Unido, Bélgica y España, EDNA por sus siglas en inglés, tratamos de entender mejor las experiencias de las donantes y el papel que representan en el contexto de un sistema que, por el momento, prefiere desarrollar técnicas reproductivas a establecer medidas económicas y sociales que posibiliten adelantar la edad de maternidad.

El proyecto EDNA se basa en un estudio internacional e interdisciplinar y pretende recopilar información sobre toda la experiencia del proceso de donación en los tres países mencionados. Partimos de la idea de que es fundamental conocer bien el punto de vista de las donantes: sus experiencias, dudas, deseos y preocupaciones.

España, a la cabeza de la bioeconomía reproductiva

En España la reproducción asistida con gametos de terceros/as es asumida fundamentalmente por el sector privado, ya que la Seguridad Social no trata a mujeres de más de 40 años y no cuenta con recursos suficientes ni para compensar económicamente a las donantes ni para montar la infraestructura necesaria para reclutarlas y gestionar los ciclos. Andalucía es una excepción a lo primero, y existen programas de donación sin compensación en otros lugares como el País Vasco, si bien el número de ciclos que realizan es muy bajo.

La donación funciona de forma anónima en todos los casos, y se compensa con aproximadamente 1.000 euros (con pequeñas variaciones según clínica y comunidad autónoma). En este contexto, el punto de vista de las protagonistas principales de esta práctica sigue siendo ignorado. Además, de acuerdo con las clínicas, la mayoría de las mujeres que se movilizan para donar sus óvulos son rechazadas por razones médicas, psicológicas o fenotípicas. Cómo viven el rechazo estas mujeres también es un tema completamente desconocido.

Gracias a la información procedente de las clínicas, los profesionales y de las propias donantes, nuestra investigación está desvelando una paradoja: a las mujeres que aportan sus óvulos se les pide que vean el proceso como una donación, pero con sus óvulos se ha construido un mercado. Todos los actores implicados actúan en un régimen comercial claramente definido: el personal sanitario, las receptoras y las agencias intermediarias que reclutan a las donantes. Sin embargo, a las mujeres donantes se les demanda que actúen desde el altruismo y la generosidad. Esto se afirma en el plano discursivo, pero en la práctica existe una compensación económica que parece explicar que haya tantas donantes en España, un país donde el salario mínimo no llega a la cantidad de la compensación.

Las clínicas de reproducción asistida, además, ofrecen discursos diferentes a sus clientes en función del tratamiento que reciben. Por ejemplo, cuando se habla de tratamientos con óvulos donados, se pone el foco en que la gestación es un proceso vital para el vínculo materno filial. Sin embargo, cuando se trata de gestación subrogada, todavía no permitida en España, la genética es lo central. El mercado crea un relato que permita construir un producto vendible.

Según el país del que se trate, las bioeconomías reproductivas se expanden de acuerdo a distintos modelos. El modelo español regula que la donación sea “no pagada”, pero reconoce una “compensación económica por las molestias”; en Estados Unidos existe un mercado libre; en Francia se ha desarrollado un sistema público (anónimo y sin compensación, que da lugar a muy pocos tratamientos); en múltiples países la donación de óvulos no está permitida… Y cada vez más los países están más interrelacionados: Italia compra óvulos a España, y en Bélgica se mezclan características de varios modelos.

En relación a la movilidad de los óvulos, cabe destacar que por cada donación se extraen unos 16 óvulos de media, lo que permite la realización de múltiples tratamientos. Hay clínicas que utilizan 4-6 óvulos para una receptora, congelan el resto y los comercializan hacia otras clínicas dentro y fuera del Estado. ¿Cuáles son las opiniones de las donantes sobre estas prácticas?, ¿las conocen?, ¿deberían formar parte de las decisiones sobre qué pasa con sus óvulos?

Nuevas preguntas sobre la reproducción asistida

Debatir estas cuestiones es fundamental para avanzar hacia un modelo que sea más justo, más eficaz, donde se repartan mejor los riesgos y los beneficios. En la bioeconomía reproductiva, uno de los problemas es que siempre se realizan las mismas preguntas, y se contestan desde una perspectiva muy tecnológica.

Uno de los objetivos del proyecto EDNA es generar nuevas preguntas. Para ello es esencial separar las tecnologías en sí de las prácticas; una cosa es la reproducción asistida y otra la implicación de terceras partes. En el caso de la donación de óvulos, estaríamos hablando no tanto de una técnica de reproducción asistida, como de una transferencia de capacidad reproductiva. Los óvulos de mujeres jóvenes, además de ayudar a otras mujeres a ser madres, estarían sosteniendo un sistema que retrasa la edad de maternidad, un modelo biomédico privado de reproducción asistida, es decir, están siendo utilizados para sostener la ‘reproducción’ de un sistema social, político y económico concreto.

Todo esto, además, debe ser tenido en cuenta al regular otros tipos de “transferencias de capacidad reproductiva” como la gestación subrogada, otra práctica relacional que tiende a presentarse como una “técnica”. Si se regulara la gestación subrogada en España de forma similar a la regulación de la donación de óvulos, se generarían dinámicas comerciales similares, ya que muchos de los actores implicados serían los mismos.

Entonces, ¿hacia dónde dirigir estas tecnologías y estas regulaciones? Como sociedad tenemos una gran responsabilidad respecto a los avances biomédicos, biotecnológicos y bioeconómicos. El hecho de que exista un tratamiento no quiere decir que debamos garantizar el acceso al mismo, fundamentalmente cuando requiere de la participación de terceras personas. Es importante estudiar detenidamente la relación entre estas tecnologías y prácticas, la estratificación reproductiva y la posible ampliación de estos tratamientos, su normalización y su naturalización. El futuro va a depender de lo en serio que nos tomemos pensar colectivamente qué queremos hacer con este conocimiento.

 

* Vincenzo Pavone y Sara Lafuente Funes son investigadores del Instituto de Políticas y Bienes Públicos del CSIC y responsables en España del proyecto EDNA, coordinado por Nicky Hudson de la Universidad de Monfort.

¿Sabes cuánto tarda un nuevo medicamento en llegar a tus manos?

Por Mar Gulis (CSIC)*

Hay que remontarse al siglo XVIII para dar con el origen de los ensayos clínicos. El cirujano escocés James Lind (1716-1794) decidió probar distintos remedios frente al escorbuto, enfermedad causada por la deficiencia en vitamina C. Así, tomó a doce pacientes, los dividió en parejas y aplicó una terapia distinta a cada una: vinagre, nuez moscada o agua de mar, entre otras sustancias. Al parecer, el resultado fue que se curaron los que recibieron cítricos, mientras que los que llevaban una dieta escasa o nula en frutas y verduras siguieron padeciendo ese mal. Con este experimento, mediante la planificación de diversas curas, se consiguió demostrar la más eficaz.

En el siglo XIX, el médico francés Pierre Charles Alexandre Louis (1787-1872) propuso un método numérico para cuantificar los resultados de la experimentación. Cien años más tarde, el epidemiólogo británico Bradford-Hill (1897-1991) encontró una fórmula que hacía comparables los distintos grupos de estudio y estableció los “criterios de causalidad”. En ese momento se inició la era moderna de los ensayos clínicos.

Se estima que son de diez a doce años de media lo que tarda en desarrollarse un nuevo medicamento

A pesar de que para entonces empezaba a adquirirse conciencia del valor de la investigación, no fue hasta los años setenta cuando empezó a considerarse esencial el estudio de la eficacia y la seguridad de un medicamento antes de su lanzamiento al mercado. El punto de inflexión se produjo en los años cincuenta, cuando la administración de la recientemente descubierta ‘talidomida’ produjo un efecto indeseado, ocasionando malformaciones en recién nacidos, y poniendo de manifiesto la necesidad de establecer una regulación.

Actualmente se estima que son de diez a doce años de media lo que tarda en desarrollarse un nuevo medicamento. Se trata de un largo y costoso proceso en el que el fármaco ha evolucionado, sorteando obstáculos, hasta su lanzamiento como producto final, cuando se convierte en el posible remedio para nuestras dolencias. En el libro Cómo se fabrica un medicamento (Editorial CSIC – Los Libros de la Catarata), las investigadoras del Centro de Investigaciones Biológicas del CSIC María del Carmen Fernández y Nuria E. Campillo señalan que “una vez que en el laboratorio se identifica una molécula prometedora comienza el verdadero reto: ponerla en el mercado”.

El proceso se inicia con la búsqueda de la diana terapéutica, seguido de la identificación y desarrollo de moléculas que pueden interaccionar con dicha diana. De estas primeras etapas de identificación, síntesis y evaluación biológica (in vitro) nacerán las primeras moléculas o hits con potencial para llegar a ser un fármaco. Las etapas más complicadas comienzan ahora, con la fase preclínica, en la que se recurre a modelos celulares y a animales de experimentación para estudiar la seguridad y la toxicidad de las moléculas. Esta fase es el “puente necesario para pasar del laboratorio –etapa de descubrimiento– a la fase clínica”, en la que se realizan estudios en humanos, explican las investigadoras.

Esto es lo que se conoce como ‘desarrollo clínico’, del que forman parte los ensayos clínicos, centrados en descubrir o comprobar los efectos clínicos y farmacológicos, así como en identificar cualquier reacción adversa a los mismos y determinar su seguridad y eficacia en voluntarios y pacientes.

Proceso del desarrollo clínico de un medicamento

Proceso del desarrollo clínico de un medicamento. / María del Carmen Fernández y Nuria E. Campillo

Antes de que llegue hasta nuestras manos, el medicamento en cuestión debe ser autorizado y estará sujeto a diferentes regulaciones para su comercialización, por lo que el mundo farmacéutico se convierte en un entorno hiperregulado y sometido a una exigencia de alta calidad. Es una exigencia justificada porque precisamente es en las primeras fases de la investigación clínica donde pueden surgir reacciones adversas y, de hecho, alrededor de la mitad de los efectos indeseables de los fármacos se identifican solo en los ensayos clínicos en humanos, es decir, el éxito no siempre está garantizado ya que, como aseguran las investigadoras, “la probabilidad general de éxito clínico, es decir, que un fármaco pase con éxito todos los ensayos, es inferior al 12%”.

En definitiva, para comprender el proceso del desarrollo clínico habría que imaginarse un embudo: durante varios años se caracterizan entre 5.000 y 10.000 moléculas prometedoras, y solo unas 250 pasan a las fases preclínicas (un año), hasta llegar menos de 10 a los ensayos clínicos en humanos (seis-siete años). En ese momento, se da con un compuesto que podría ser el nuevo medicamento y si todo va bien… se lanza al mercado.

 

* Puedes leer más en el libro Cómo se fabrica un medicamento (Editorial CSIC – Los Libros de la Catarata), de la colección ¿Qué sabemos de?

¿Por qué nos cuesta tanto cambiar? Inercia y plasticidad de los circuitos neuronales

Óscar Herreras (CSIC)*

Por qué soy del Atleti, por qué la tortilla de mi madre es la mejor del mundo o por qué me rodeo de cierto tipo de personas son pequeños fragmentos de esa gran pregunta: ¿por qué somos como somos? Gracias al estudio experimental del desarrollo de los circuitos neuronales y de su actividad eléctrica durante el último siglo, el psicoanálisis, la programación neurolingüística y la astrología ya nada tienen que decir para explicar nuestra personalidad. Hoy ya empezamos a responder con el lenguaje común de la física a preguntas triviales como las anteriores. Así pues, ¿cambiamos de personalidad? Y si lo hacemos, ¿cuánto podemos cambiar? En unos pocos párrafos resumiré lo que la ciencia puede decir hoy día sobre el cómo, y usted podrá avanzar el resto utilizando un poco de observación y lógica. Verá que no necesita visitar a ningún gurú o que le echen las cartas.

A muchos, la complejidad y variedad extrema de las personalidades individuales les parecerá un problema imposible de resolver teniendo como único recurso un puñado de células, más o menos peludas, más o menos eléctricas: las neuronas. Al fin y al cabo, solo son células, como las del hígado o las de la sangre, y las células no parece que sean capaces de resolver los misterios del universo. Sin embargo, las neuronas y los circuitos que forman tienen una peculiaridad: almacenan información acerca de cada parte de nuestro cuerpo y de las interacciones con el medio que nos rodea; es decir, acerca de nuestras experiencias.

Muestra Cajal

Muestra original de Ramón y Cajal en la que se observan detalles de las conexiones dentro de la corteza auditiva de un gato (tinción con método Golgi). /Legado Cajal. Juan De Carlos

Se preguntarán cómo es posible que un grupo de células almacene nuestra vida. Podemos intentar dar algunas claves: al contrario que otros tipos de células que tienen una estructura y función muy estables y se recambian por otras nuevas de vez en cuando, las neuronas perduran toda la vida y, además, cambian continuamente. El cambio más relevante consiste en que forman contactos nuevos con otras neuronas, que se denominan sinapsis.

Alguien podría replicar: “Bien, y qué, las neuronas pueden comunicarse con otras neuronas diferentes a lo largo de mi vida, ¿pero dónde se guarda la información de mis experiencias, la que me hace ser diferente a otra persona?”. Aquí viene la solución al gran misterio, y por motivos de espacio, he de ir directamente a la parte final: en los circuitos. Nuestras experiencias se graban en forma de circuitos, circuitos nuevos con cada nuevo contacto entre neuronas viejas, de forma que el mapa de las conexiones de mi cerebro es una imagen de mi historia vital y cambia con las nuevas experiencias. Esto se conoce en el mundo ingenieril como la topología de la red, y actualmente en términos más neurológicos lo conocemos como el conectoma.  Por tanto, no piense en los circuitos como simples cables que conducen información. Esta fue una interpretación simple pero errónea hasta no hace muchos años, incluso entre científicos avezados. Los circuitos son la información. Habrán oído que hacemos representaciones del mundo exterior en nuestro cerebro. Las mal llamadas imágenes mentales no son sino cambios en los circuitos formados por las neuronas. Circuito diferente, información diferente.

Aún no tenemos datos cuantitativos precisos, pero el número de sinapsis que se forma o desaparece cada día podría ser de millones (se estima que tenemos alrededor de 2.000 billones de sinapsis). ¿Se imagina cuántos circuitos diferentes se pueden hacer con esa cantidad de contactos neuronales? Personas con una educación y ambiente social similar han recibido datos similares en la escuela y viven experiencias diarias parecidas, por lo que sus circuitos corticales, moldeados con datos similares, reaccionan de forma parecida ante las mismas situaciones. Pero el equilibrio es delicado, y una experiencia fuerte puede producir grandes cambios en sus circuitos que le harán reaccionar de manera distinta en adelante.

Pongamos algún ejemplo. Si en un circuito eléctrico sustituimos una bombilla por un timbre, al activarlo obtendremos sonido en lugar de luz. Pero, ¿qué haría usted si le cambian los brazos por alas? Volar. No lo piense mucho. Eso sí, necesitará practicar bastante antes de dominar esa nueva extremidad, el aprendizaje es posible gracias a que sus circuitos pueden cambiar. Y no se pregunte si sería usted un pájaro, la respuesta es irrelevante. La sustitución o el intercambio de órganos están a la vuelta de la esquina. Sus circuitos están vivos, y cambian con las experiencias. Usted no es un producto acabado.

Células nerviosas

Células nerviosas en el periodo de formación de circuitos corticales. Método StarTrack./ Laura López-Mascaraque (Instituto Cajal-CSIC)

 

Volviendo al principio, ¿por qué nos cuesta tanto cambiar? Bien, no todos los circuitos neuronales tienen la misma capacidad de cambiar, porque se construyen sobre un diseño básico inicial específico de cada especie y definido por la información genética. Al nacer, buena parte de los circuitos neuronales  ya tienen una estructura estable y función plena; son los que controlan las funciones vitales, como comer, dormir o respirar. No obstante, en ese momento otras partes del cerebro apenas han empezado a formarse, como el córtex motor que controla el movimiento voluntario de nuestro cuerpo. E incluso otros circuitos se forman muchos años después, durante la adolescencia.

Entrenamiento y maduración de nuestros circuitos cerebrales

¿Recuerda cuánto tiempo necesitó su sistema nervioso para aprender a andar? Hay cosas que se aprenden en un día y otras que  requieren un arduo y constante entrenamiento durante muchos años, todo depende de cuán básicos sean los circuitos que usted quiera cambiar. Por tanto, no empezamos a usar la razón por inspiraciones divinas, ni se requieren rituales mágicos de iniciación para ser adultos. Esto ocurre simplemente porque diferentes circuitos cerebrales maduran en diferentes etapas de nuestra vida, y eso permite realizar funciones que antes no eran posibles.

Gracias a las modernas tecnologías de imagen cerebral, hoy ya conocemos el desarrollo de estos circuitos tardíos en el humano: cuáles son, cuándo se establecen y qué regiones cerebrales conectan. Y lo más interesante, también hemos podido observar cómo la actividad cotidiana hace que los circuitos de un taxista o de una violinista sean diferentes y cambien progresivamente. El entrenamiento los cambia. En el cerebro del taxista, el hipocampo, que gestiona la orientación espacial, es más grande, como lo es la zona cortical que regula los movimientos de la mano en el de la violinista.

Así pues, ¿podemos cambiar nuestros circuitos? ¡Y tanto! Es más, no lo podemos evitar, pues están cambiando continuamente por el mero hecho de vivir. Grabar en nuestro cerebro una escena cotidiana es realizar nuevas conexiones entre un grupo de neuronas, y recordar esa escena es activar eléctricamente los circuitos que contienen esas neuronas. ¿Cuánto nos hace cambiar la experiencia diaria nuestra personalidad? Tanto como cambien nuestros circuitos, pero piense que lo más importante es que usted puede dirigir esos cambios, tan solo decidiendo qué quiere vivir hoy.

* Óscar Herreras es investigador del Instituto Cajal del CSIC.

 

 

La importancia de salirse de la norma: las proteínas dúctiles

Por Inmaculada Yruela (CSIC)*

A mediados del siglo XX se pensaba que las proteínas que no podían adoptar una determinada organización espacial y una estructura definida no podían realizar una función. Pero, a veces, los fenómenos que no encajan con el paradigma dominante del momento acaban convirtiéndose en la pieza central de un nuevo paradigma. Este es el caso de algunas observaciones que se hacían en el campo de la biología molecular a finales del siglo XX: las proteínas dúctiles o conocidas en inglés como Intrinsically Disordered Proteins (IDPs). Este tipo de proteínas, lejos de haber sido olvidadas por la comunidad científica debido a lo irregular y desordenado de su estructura, son cada día más populares gracias a su carácter moldeable y flexible (dúctil) y al papel que juegan tanto en los procesos de desarrollo y adaptación de los organismos a los cambios medioambientales como en la aparición de enfermedades como el cáncer, el Alzheimer, el Parkinson o la diabetes, entre otras.

Ejemplo de una proteína compacta y estructurada con varios módulos. Cada módulo se representa en un color diferente. Fuente: RCSB Protein Data Bank (https://www.rcsb.org) PDB 2VGB (Valentini et al. 2002)

Ejemplo de proteína compacta y estructurada con varios módulos. Cada uno en un color diferente. / Fuente: RCSB Protein Data Bank – PDB 2VGB (Valentini et al. 2002)

Desde los años sesenta del pasado siglo podemos explicar muchas de las propiedades de las proteínas, incluyendo su funcionamiento. Esto se consigue mediante el conocimiento de sus estructuras tridimensionales obtenidas a partir de la cristalografía y la difracción de rayos X. El año 1962 marcó un hito a este respecto cuando se concedió el premio Nobel en Química a John Kendrew y Max Perutz, investigadores que resolvieron las primeras estructuras de proteínas. Se trataba de dos proteínas humanas esenciales: la hemoglobina de los glóbulos rojos de la sangre y la mioglobina de los músculos. Actualmente, el número de estructuras resueltas se acerca a las 150.000, la mayoría en humanos y animal bovino.

A finales del siglo XX se observó que algunas proteínas escapaban de estos procedimientos experimentales, no pudiéndose resolver sus estructuras con las técnicas disponibles. Sin embargo, en los últimos veinte años las investigaciones han sido decisivas en este terreno para establecer que, en contra de lo aceptado en el pasado siglo, las proteínas no requieren adoptar formas rígidas y bien estructuradas en el espacio tridimensional para realizar sus funciones en la célula, sino que, por el contrario, la flexibilidad y la ductilidad en las proteínas es una propiedad que a menudo resulta crucial para su funcionamiento. Las proteínas dúctiles son esenciales para el ciclo celular, para la señalización celular y la regulación de los genes y las proteínas. Se considera que pueden haber desempeñado un papel clave durante la formación de los organismos multicelulares y la evolución.

Ejemplo de una proteína dúctil con un módulo estructurado (verde) y un módulo flexible (rojo). Fuente: RCSB Protein Data Bank (https://www.rcsb.org) PDB 2ME9 (Follis et al. 2014).

Ejemplo de proteína dúctil con un módulo estructurado (verde) y un módulo flexible (rojo). / Fuente: RCSB Protein Data Bank – PDB 2ME9 (Follis et al. 2014)

Se estima que, por ejemplo, en los animales, humanos y plantas, más de una tercera parte de las proteínas se hallan total o parcialmente desestructuradas, es decir, son proteínas que carecen, en su conjunto o en alguna de sus partes, de una estructura tridimensional estable en condiciones fisiológicas, aunque realizan importantes funciones biológicas. Por tanto, las proteínas no son entidades estructuralmente tan homogéneas como se pensaba, dado que presentan un nivel relevante de heterogeneidad. De esta manera, la estructura de una proteína no ha de considerarse como algo rígido, sino como algo dinámico. La transición entre diferentes formas, llamados estados conformacionales, que transcurre por estados sucesivos de completa estructuración y diferente grado de desestructuración, es necesaria para el reconocimiento y la interacción entre biomoléculas y para una función óptima.

Las proteínas con regiones dúctiles facilitan muchos procesos biológicos en la célula. Sin embargo, a menudo, la falta de organización estructural o plegamiento da lugar a la formación de agregados, que pueden acumularse en los órganos y tejidos del organismo dando lugar a ciertas enfermedades. Las características singulares de las proteínas dúctiles también hacen que su protagonismo trascienda a otras disciplinas científicas, tales como la medicina regenerativa, la nanotecnología, la agricultura o la tecnología de alimentos. El futuro que se abre en estos campos es estimulante y prometedor.

 

* Inmaculada Yruela Guerrero es investigadora en la Estación Experimental de Aula Dei (CSIC). Es autora del libro Las proteínas dúctiles (2016) en la colección ¿Qué sabemos de? (Editorial CSIC – Los Libros de la Catarata) y del espectáculo artístico-científico de danza, música y ciencia Molecular Plasticity: la relevancia de las proteínas dúctiles, producido en colaboración con la Ciència Al Teu Món y con la ayuda de la FECYT. Molecular Plasticity recorrerá distintos espacios abiertos a la divulgación científica en el territorio español.

Virus y bacterias para estudiar en directo la evolución

Por Ester Lázaro (CSIC)*

Todos sabemos que en nuestra vida cotidiana hay actos que son perjudiciales para nuestra salud, como tomar el sol sin protector solar, hacerse radiografías innecesarias o ingerir alimentos con ciertos aditivos. Esto es así por la capacidad que la radiación y algunas sustancias químicas tienen para alterar nuestro ADN, la molécula que porta las instrucciones para que nuestras células y nuestro cuerpo sean como son y puedan realizar todas las actividades necesarias para mantenerse vivos.

Los cambios en el ADN se denominan mutaciones y pueden, desde no tener efecto, hasta ser responsables de la aparición de muchos tipos de cáncer. Sin embargo, a pesar de su mala fama, las mutaciones son absolutamente necesarias para que los seres vivos puedan adaptarse a los cambios que continuamente ocurren en el ambiente. Vivimos en un entorno tan dinámico que, sin esta capacidad, la vida se habría extinguido al poco tiempo de iniciar su andadura por nuestro planeta. En lugar de eso, se ha diversificado en un grado tal que cuesta creer que toda la vida tenga el mismo origen.

Virus infectando bacteria

La ilustración muestra un conjunto de bacterias que están siendo infectadas por sus virus característicos, los bacteriófagos. Los experimentos detallados en este artículo se llevan a cabo utilizando un bacteriófago que infecta la bacteria Escherichia coli./ María Lamprecht Grandío

Gran parte de las mutaciones ocurren de forma espontánea, debido a los errores que se producen cada vez que la molécula de ADN es copiada, algo que tiene que suceder siempre antes de que cualquier célula se divida. Las mutaciones son responsables de que los individuos que componen las poblaciones no sean iguales, sino que posean diferencias que les dotan de diferente éxito reproductivo. De este modo, y gracias a la selección natural –de la que ya nos hablaba Darwin hace más de un siglo–, los individuos más aptos acabarán siendo más frecuentes, hasta que lleguen a ser mayoritarios en la población. A lo largo de la historia, esta acción combinada de las mutaciones y la selección natural es lo que ha conducido a la evolución y diversificación de la vida a partir de un ancestro común que vivió hace 3.800 o 4.000 millones de años.

La gran capacidad evolutiva de los microrganismos

Estudiar la evolución no es tarea fácil. No solo por los largos tiempos que normalmente son necesarios para observar sus resultados; también porque su causa primera –la generación de mutaciones– ocurre por azar y porque el efecto de estas depende del ambiente. Para reducir el desconocimiento que todavía existe sobre los principios que gobiernan la evolución sería deseable poder realizar experimentos en el laboratorio que nos permitieran aplicar el método científico.

Las poblaciones experimentales tendrían que satisfacer dos requisitos: evolucionar rápido y ser fáciles de manipular y de analizar, algo que donde mejor se cumple es en los microorganismos. De hecho, la rapidez evolutiva de los virus y las bacterias puede ser observada en el día a día. La contrariedad de que podamos coger la gripe más de una vez, las resistencias de las bacterias a los antibióticos y de los virus a los antivirales, la aparición de nuevas cepas de virus… Todo eso no es más que el resultado de la gran capacidad evolutiva de los microorganismos, que les permite adaptarse en un tiempo récord a casi cualquier circunstancia que pueda limitar su crecimiento.

Pero, ¿por qué los microorganismos evolucionan tan rápido? La respuesta está en la gran velocidad a la que se reproducen y en que durante la copia de su material genético se producen muchas más mutaciones que en otros tipos de organismos más complejos. La consecuencia es que tanto los virus como las bacterias son capaces de generar en poco tiempo poblaciones de gran tamaño y con una elevada diversidad, en las cuales pueden existir mutantes que son beneficiosos en determinadas condiciones ambientales, las mismas bajo las cuales se verán favorecidos por la selección natural.

Entender la evolución para entender el origen de la vida

Los experimentos que realizamos en el laboratorio de Evolución Molecular del Centro de Astrobiología (CSIC-INTA) consisten en propagar poblaciones virales en ciertas condiciones que imponemos y controlamos. Con el paso del tiempo, los procesos de mutación y selección permiten que se genere una población evolucionada, que se podrá analizar y comparar con la ancestral. De este modo, podremos no solo encontrar la respuesta adaptativa frente a una condición ambiental concreta, sino también extraer conclusiones generales sobre el proceso evolutivo.

Las preguntas a las que intentamos dar respuesta son del tipo: ¿cómo pueden responder los virus al aumento de la temperatura ambiental? ¿Existe un límite en la producción de mutaciones que sea incompatible con la supervivencia? ¿Qué relaciones hay entre el tamaño poblacional y la adaptación? ¿Cómo interaccionan las mutaciones? Buscamos entender la evolución de la vida actual, pero también aproximarnos a cómo pudo ser la evolución de las moléculas de replicadores primitivos que precedieron a la vida celular, algo para lo que las poblaciones virales también constituyen un modelo excelente. Pero eso ya es otra historia que nos lleva hacia el pasado de la vida, en lugar de hacia su futuro… Algo fascinante que trataremos en otra entrega de este blog.

* Ester Lázaro es investigadora en el Centro de Astrobiología (CSIC-INTA), donde dirige el grupo de evolución experimental con virus y microorgamismos.

Emigrar a la ciudad, precaria solución para aves amenazadas

Por Álvaro Luna (CSIC) *

Cuando se piensa en una ciudad, rara vez se hace desde el punto de vista de la naturaleza que alberga. Sin embargo, hoy se estima que el 20% de especies de aves del mundo está presente en ciudades, y cada vez conocemos más casos de plantas y animales en peligro de extinción que encuentran un insospechado refugio en ecosistemas altamente humanizados.

Un ejemplo que recientemente hemos dado a conocer tiene como protagonistas a dos psitácidas (especies normalmente llamadas loros o papagayos). Se trata de dos aves autóctonas de La Española, isla caribeña que engloba a República Dominicana y Haití: la cotorra Amazona ventralis y el perico Psittacara chloropterus.

Pericos de La Española anidan en la ciudad de Santo Domingo. / Álvaro Luna

Pericos de La Española anidan en la ciudad de Santo Domingo. / Álvaro Luna

La transformación del hábitat para uso ganadero y agrícola fue relegando a estos animales a zonas cada vez más recónditas. Para más inri, han sido y son cazados al acudir a comer a los cultivos y, últimamente, el ‘mascotismo’ se ha unido al resto de factores que han llevado al límite a estos loros, convirtiéndose en un terrible problema que diezma las escasas poblaciones restantes a través de la captura ilegal, que se da incluso dentro de espacios protegidos.

Un estudio llevado a cabo por un grupo de investigación de la Estación Biológica de Doñana del CSIC ha profundizado en la alarmante situación de la cotorra y el perico de la isla La Española en sus ecosistemas originarios, y ha detectado escasos ejemplares incluso en las zonas mejor conservadas del país (se visitaron 12 espacios protegidos y todo tipo de hábitats), un escenario que resulta ser aún peor de lo que se estimaba.

Esta situación contrasta con las poblaciones de dichas especies que se han descubierto en las grandes ciudades de República Dominicana, único lugar donde se observa con facilidad a estos animales. Por ejemplo, en Santo Domingo se han censado dormideros con unos 1.500 ejemplares de perico, y en Santiago otro de 50 cotorras. En la naturaleza, por establecer una comparación, en un dormidero encontrado en la reserva de la biosfera, donde a priori están las mejores poblaciones, se contaron solo 137 pericos y 15 cotorras. Así, los datos obtenidos sobre observaciones de estas especies a lo largo y ancho del país arrojan que el perico es 6 veces más abundante en la ciudad que en entornos naturales, y 3 veces más en el caso de la cotorra.

Hábitat de cría usado por las poblaciones de loros urbanos en ciudades de República Dominicana. /Álvaro Luna

Hábitat de cría usado por las poblaciones de loros urbanos en ciudades de República Dominicana. / Álvaro Luna

No obstante, más allá de números, no hay que desatender el hecho de que estas especies realizan unas funciones ecológicas en la naturaleza que además, en el caso actual de esta isla, no pueden desarrollar otras especies, como es la dispersión de semillas de árboles. A modo de ejemplo, durante este estudio se recolectaron 306 semillas pertenecientes a 11 especies diferentes de árboles (el 99.5% aptas para germinar) que habían sido dispersadas por estos loros, y se midieron las distancias entre las semillas y el árbol más cercano de su misma especie. La distancia mínima media de dispersión fueron 37 metros, siendo el 93% de los casos dispersiones en un rango de entre 20-60 metros, con algunos casos de mayores distancias. Prácticamente todos los casos fueron en ciudad, dada la ausencia de las dos especies en el medio natural.

Se podría decir que para estas aves amenazadas puede que la ciudad sea su última baza para evitar la extinción, pero la desaparición de poblaciones viables de su hábitat real y originario acarreará también la extinción de funciones ecológicas en sus ecosistemas naturales, algo sobre lo que casi nadie está reparando. El hecho de que estos loros estén ecológicamente extintos en los bosques de la isla afectará a la estructura y dinámica de los mismos, con repercusiones presentes y futuras negativas.

 

* Álvaro Luna es investigador doctorando en la Estación Biológica de Doñana del CSIC y autor del libro Un leopardo en el jardín. La ciudad: un nuevo ecosistema (Tundra)

Virus para combatir superbacterias resistentes a antibióticos

Por Diana Gutiérrez Fernández (CSIC)*

Uno de los grandes retos de la medicina actual es encontrar nuevos compuestos antimicrobianos capaces de combatir las infecciones producidas por las bacterias resistentes a los antibióticos.

La resistencia antimicrobiana o antibiótica ocurre cuando las bacterias que están expuestas a los antimicrobianos mutan produciendo pequeños cambios en su material genético para defenderse de ellos. Aunque es un fenómeno natural, es bien conocido que el uso indebido de antibióticos para tratar animales sanos en ciertos sectores de la producción animal o para tratar infecciones sin importancia en humanos está acelerando el proceso. Estas bacterias resistentes a los antibióticos, que se conocen como ‘superbacterias’, se encuentran en humanos, animales, en los alimentos y el medio ambiente y pueden dispersarse con gran facilidad entre todos estos ambientes. Como resultado, la medicina actual está dejando de ser efectiva para combatir a las superbacterias, lo que supone un grave riesgo para la salud y la vida de las personas.

Microfotografías de virus bacteriófagos (izquierda) y estafilococo, bacteria causante de infecciones en humanos y animales (derecha).

Desde la Organización Mundial de la Salud (OMS) se ha puesto de manifiesto la necesidad de estudiar nuevos sistemas de control de bacterias patógenas, y esto ha sido el caldo de cultivo para que resurjan alternativas como la terapia fágica, es decir, el uso de los bacteriófagos o fagos (virus que infectan bacterias) para tratar enfermedades  infecciosas. Aunque los fagos fueron descubiertos a principios del  siglo XX por Felix d’Herelle y utilizados poco tiempo después por Frederick Twort para combatir infecciones en humanos, el descubrimiento de  los antibióticos en 1942 y su gran éxito propició que los fagos dejaran de utilizarse en la mayor parte de Europa, a excepción de los países  del  Este.  Actualmente,  preparaciones  terapéuticas  de  fagos  continúan  utilizándose en Polonia, Rusia y Georgia de manera paralela a los antibióticos.

Fagos

Reproducción de un fago en una bacteria. 1) El fago reconoce a la bacteria e inyecta su ADN en el interior de la misma. 2) El fago se multiplica dentro de la bacteria y produce las endolisinas. 3) Las endolisinas hacen que la bacteria explote. 4) La bacteria muere y hay muchos nuevos fagos que pueden infectar a otras bacterias.

Como puedes ver en el vídeo que aparece a continuación, premiado con la Mención Especial en el concurso de vídeos On Zientzia, los bacteriófagos, son virus que infectan y matan únicamente a bacterias, siendo totalmente inocuos para personas, animales, plantas y para el medio ambiente. Su potencial como antimicrobianos se debe a su particular reproducción, ya que se multiplican en el interior de la bacteria para finalmente ser liberados haciéndola explotar, lo que provoca su muerte. En concreto, la muerte bacteriana se produce por la acción de unas proteínas producidas por el fago que se llaman endolisinas. Estudios recientes demuestran que las endolisinas pueden actuar también sobre la bacteria cuando se añaden desde el exterior, por lo que también podrían ser utilizadas como una alternativa a los antibióticos.

Varias características hacen a los fagos y a las endolisinas atractivos para ser  utilizados en el control de patógenos en multitud de campos, como el sector hospitalario, el sector veterinario o las industrias alimentarias. Entre sus principales ventajas cabe señalar las siguientes:

  1. Los fagos son agentes naturales extraordinariamente abundantes, que se encuentran de forma habitual en el ambiente.
  2. Son altamente específicos, por lo que solo eliminan a la bacteria patógena; el resto de la microbiota beneficiosa permanece inalterada.
  3. Son efectivos incluso contra bacterias resistentes a los antibióticos.
  4. La capacidad de multiplicación de los fagos dentro de la bacteria sensible aumenta aún más su eficacia.
  5. La utilización de mezclas de fagos previene la selección de bacterias resistentes a los mismos.
  6. Hasta el momento no se han descrito bacterias resistentes a las endolisinas.

Aunque actualmente parece que las bacterias resistentes están ganando la batalla, existen muchos grupos de investigación que están intentando solucionar este problema. Se está demostrando con éxito que la utilización de fagos y endolisinas puede inclinar la balanza a nuestro favor para ganar la guerra contra las bacterias patógenas.

*Diana Gutiérrez Fernández es la autora del vídeo premiado por On Zientzia que se muestra en este post junto con Lucía Cornejo Villanueva. Investigadora posdoctoral en el Instituto de Productos Lácteos de Asturias del CSIC, en la actualidad desarrolla una línea de investigación basada en la en la utilización de proteínas fágicas para la eliminación de bacterias patógenas.

Estas vacaciones llévate la ciencia en el móvil con las apps del CSIC

Por Mar Gulis (CSIC)

Reconocer árboles que encuentres en la naturaleza, poner a prueba tus conocimientos científicos en un juego de preguntas y respuestas o participar en la lucha contra mosquitos que transmiten enfermedades. Las apps del CSIC te proponen diferentes formas de acercarte a la ciencia, aprender e incluso colaborar con proyectos de investigación a través de tu móvil o tablet. Estos días de descanso, tiempo libre y paseos por la naturaleza ofrecen una excelente oportunidad para descubrirlas. Aquí te presentamos cinco de ellas:

ArbolappArbolapp Canarias yArbolapp Canarias. El verano es una época muy propicia para visitar espacios naturales. Si en tus excursiones no logras identificar los árboles que encuentras a tu paso, estas dos aplicaciones, que en conjunto suman ya cerca de 750.000 usuarios y usuarias, te serán de gran ayuda. Con Arbolapp podrás reconocer los árboles silvestres –es decir, los que crecen de forma natural– de la península ibérica y las Islas Baleares; y con Arbolapp Canarias, los del archipiélago canario. Para ello, tienes a tu disposición dos sistemas de búsqueda (guiada y abierta) y fichas de todas las especies autóctonas y las no autóctonas que se asilvestran con más frecuencia en cada territorio. Arbolapp y Arbolapp Canarias cuentan además con numerosas fotografías e ilustraciones que facilitan su uso y, una vez descargadas, no necesitan conexión a internet, por lo que podrás utilizarlas en lugares a los que no llegan los datos a través de la red móvil.

Hi Score SciemceHi Score Science. ¿Cómo hacer más entretenidos los largos viajes o las horas de la siesta, cuando el calor no deja más opción que refugiarse a la sombra? Con esta aplicación puedes alternar las lecturas veraniegas, los crucigramas o los juegos de cartas poniendo a prueba tus conocimientos científicos. “¿Cómo se llama el cambio de estado sólido a líquido? ¿Cuál es el metal más ligero de la tabla periódica? ¿Cuál es el pH normal de la sangre?” Hi Score Science es un juego de preguntas y respuestas sobre química y materiales elaboradas por personal investigador del CSIC al que puedes jugar por tu cuenta o en compañía. Si además estudias ESO o Bachillerato, podrás participar en concursos proponiendo nuevas preguntas para que se incluyan en la aplicación.

polinizappPolinizapp. En los tiempos muertos veraniegos también puedes ponerte en la piel de insectos polinizadores como la abeja, el abejorro o la mosca, y aprender de paso sobre la polinización, un proceso vital para la biodiversidad vegetal de nuestro planeta y para nuestra propia supervivencia. En este juego de simulación tendrás que obtener polen y néctar de las flores para conseguir alimento y generar semillas en distintos escenarios (montaña, ciudad, cultivos, etc.). Además, deberás hacer frente a amenazas varias, como especies invasoras, predadores y pesticidas, que podrán debilitarte o incluso causar tu muerte.

Mosquito alert

Mosquito Alert. Este proyecto de ciencia ciudadana conecta a ciudadanía, comunidad científica y personal gestor en salud pública y medio ambiente para luchar contra la expansión del mosquito tigre y el mosquito de la fiebre amarilla, dos especies invasoras que son vectores de enfermedades como zika, dengue o chikungunya. Con la aplicación de Mosquito Alert podrás avisar y enviar fotos si en alguno de tus paseos veraniegos encuentras alguna de estas especies o sus lugares de cría, y también validar fotos de otros participantes o ponerte en contacto con los responsables del proyecto. Gracias a esta iniciativa, ya se han registrado más de 10.000 observaciones de mosquito tigre en España y se ha detectado por primera vez la presencia en España de un nuevo mosquito invasor de origen asiático.

NatusferaNatusfera. La ciencia ciudadana también inspira este proyecto, que invita a cualquier persona con un móvil a tomar fotografías, recoger datos y geolocalizar los seres vivos que encuentre a su paso. Los datos son compartidos en la web de Natusfera, validados por los responsables y colaboradores de la iniciativa y posteriormente serán incluidos en la base de datos GBIF, la Infraestructura Mundial de Información en Biodiversidad, para que estén a disposición de toda la comunidad científica. En este proceso, si has subido una foto y no tienes claro de qué especie se trata, recibirás los comentarios y ayudas de otros participantes. Si te gusta observar y hacer fotos de otros seres vivos, no lo dudes: a partir de este verano puedes compartir tus imágenes con todo el mundo a través de Natusfera.

Todas estas aplicaciones, que pueden descargarse de forma completamente gratuita en Google Play y Apple Store, aúnan el rigor científico con un lenguaje sencillo y directo y son el fruto de la colaboración de centros del CSIC con otras entidades. En concreto, las cuatro primeras han recibido fondos de la Fundación Española para la Ciencia y la Tecnología, adscrita el Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades.

Organismos a la fuga: ¿escapan los seres vivos de la contaminación?

Por Ignacio Moreno-Garrido y Cristiano Venicius de Matos Araujo (CSIC)*

Pez cebra / Flickr-Photo-by-Lynn-Ketchum

Pez cebra / Flickr-Lynn Ketchum

Faraones, reyes, emperadores y nobles de tiempos pretéritos descubrieron, hace ya siglos, cómo funcionaban los ensayos de toxicidad. Ya que siempre hay gente interesada en cambiar unos gobernantes por otros, y dado que la mayor parte de los venenos preferidos por los asesinos actuaban por vía digestiva, era frecuente que los pretendientes al trono o sus aliados añadieran algunos simpáticos polvitos a las comidas de estos dirigentes con la aviesa intención de allanarles el camino a sus correspondientes sepulturas. Como el problema es que todo el mundo conoce el manual, estos gobernantes hacían probar la comida a sus sirvientes, y si estos ponían mala cara, mudaban el color epidérmico a tonos más verdosos y, acto seguido, se morían, aquellos solían pasar directamente a los postres obviando los segundos platos. Por supuesto, tales ensayos adolecían de rigor científico (aunque algunos tuvieran rigor mortis), y bastaba con procurarse un veneno de efecto retardado para solucionar el ligero inconveniente (y si no, que se lo cuenten al pobre emperador Claudio, por ejemplo).

Como quiera que sea, la base de los ensayos de toxicidad estaba servida: para conocer cómo de tóxica es una sustancia casi no nos queda otra que exponer material biológico a distintas concentraciones de tal sustancia, y observar qué pasa. Estos materiales biológicos, hoy día, pueden ser simples enzimas, cultivos celulares, tejidos, organismos, conjuntos de organismos o incluso ecosistemas, más o menos complejos. Sin embargo, los ensayos de toxicidad “clásicos” casi siempre se han centrado en la mortalidad (en el caso de organismos superiores) o en la inhibición del crecimiento (en el caso de poblaciones de microorganismos).

Pero, ¿qué pasa si los organismos, a concentraciones más bajas de las que les producen un efecto nocivo, detectan la contaminación y se fugan a sitios más limpios? Desde el punto de vista de la ecología, la fuga de los organismos de una zona equivale a su extinción, de modo que tal vez hayamos subestimado los efectos tóxicos de los contaminantes durante todos estos años.

Sistema lineal para estudiar el desplazamiento de los organismos / ICMAN-CSIC

Sistema lineal para estudiar el desplazamiento de los organismos / Cristiano Araújo

El primer paso que nos permite evaluar la capacidad de los organismos para huir de los contaminantes consiste en ponerlos en condiciones de elegir entre diferentes ambientes. En el Instituto de Ciencias Marinas de Andalucía (CSIC), miembros del grupo de investigación EEBAS (Ecotoxicología, Ecofisiología y Biodiversidad de Sistemas Acuáticos) estamos desarrollando dispositivos que simulan gradientes o manchas de contaminación en sistemas que permiten el libre desplazamiento de los organismos entre sus compartimentos, tanto en diseños lineales como en pequeños laberintos, como muestran las imágenes.

Con estos sistemas hemos realizado en el grupo de investigación diversos estudios que involucraban diferentes organismos. Ya se han llevado a cabo ensayos sobre microalgas (como la diatomea bentónica Cylindrotheca closterium), crustáceos (como el camarón Atyaephyra desmaresti o el anostráceo Artemia salina), peces (como Danio rerio –pez cebra– o Poecilia reticulata –guppy–) y renacuajos de tres especies de anfibios (Leptodactylus latrans, Lithobates catesbeianus y Pelophylax perezi). Los resultados, algunos ya publicados en revistas de ámbito internacional (Chemosphere, Environment International, Science of the Total Environment, Aquatic Toxicology o Plos One) muestran de manera inequívoca que prácticamente todos los organismos ensayados detectan la mayoría de los contaminantes y buscan las zonas menos contaminadas.

Sistema de laberinto / ICMAN-CSIC

Sistema de laberinto / Cristiano Araújo

Estos estudios de selección de hábitats también indican que, a pesar de ser la contaminación un factor capaz de expulsar organismos de una zona, la presencia de potenciales competidores en los tramos limpios o la presencia de comida en la zona contaminada pueden variar en gran medida la decisión, por parte de los organismos expuestos, de evitar o no los tramos con mayores cargas de contaminantes.

Este novedoso enfoque de estudio, que simula gradientes o manchas de contaminación, nos ha permitido incluir un nuevo concepto en los estudios medioambientales: la fragmentación química de los hábitats, basada en los efectos que un vertido contaminado puede tener impidiendo el paso de los organismos entre dos zonas limpias.

En resumen, nuestros resultados indican que los estudios sobre los efectos de los contaminantes no deberían estar exclusivamente enfocados en evaluar cómo los contaminantes dañan los organismos, ya que se ha puesto de manifiesto que el potencial “repelente” de las sustancias contaminantes, incluso a concentraciones muy por debajo de los valores letales, puede acarrear serias consecuencias para la estructura y dinámica de los ecosistemas, así como para la distribución espacial de los organismos.

* Ignacio Moreno-Garrido y Cristiano Venicius de Matos Araujo son investigadores en el Instituto de Ciencias Marinas de Andalucía (CSIC).

Cerebros de plastilina: ¿es posible conseguir una “supermemoria”?

Por Sandra Jurado Sánchez (CSIC)*

Ilustración de Silvia Jurado Sánchez

       Ilustración de Silvia Jurado Sánchez

En estas fechas de junio ya casi se pueden tocar las tan ansiadas vacaciones… Durante este mes, miles de estudiantes se han tenido que enfrentar a los exámenes de fin de curso, a la temida EBAU (antes Selectividad o PAU) o incluso a los exámenes de recuperación. En estas semanas el alumnado pone a prueba su templanza, pero sobre todo su memoria y conocimiento. Algunos demuestran una excelente capacidad de retención de manera innata (o, más probablemente, producto del trabajo continuado durante el curso), mientras que otros creen “conveniente” mejorar sus posibilidades con la ayuda de suplementos alimenticios. También hay quienes, dudando de su propia capacidad, se dedican al diseño de complejas formas de outsourcing intelectual o “chuletas” de última generación.

En estos momentos de incertidumbre, qué no daríamos por conocer los secretos de la memoria: ¿cómo aprendemos?, ¿cómo se forman nuestras memorias y recuerdos? Y sobre todo, ¿cómo podemos potenciar estas capacidades y generar una “supermemoria”? El cerebro guarda la clave de estos misterios, y la neurociencia, la ciencia encargada de estudiar el funcionamiento cerebral, trabaja sin descanso para entenderlos.

El desarrollo temprano durante la infancia es un momento crítico para el aprendizaje, pero las personas adultas seguimos aprendiendo y formando recuerdos sin que se produzcan cambios significativos en nuestro volumen cerebral. Una posible estrategia del cerebro adulto para codificar nueva información implicaría remodelar las conexiones neuronales ya existentes en función de su frecuencia de uso. Por ejemplo, consideremos el aprendizaje de un instrumento musical principalmente adquirido a través de constante repetición. Aquellos contactos neuronales o sinapsis que comienzan a emplearse con mayor frecuencia podrían verse potenciados, mientras que si abandonamos el entrenamiento, estos contactos o conexiones podrían comenzar a debilitarse, llegando incluso a desaparecer. Los puntos de contacto entre neuronas, o sinapsis, son regiones extremadamente flexibles que tienen la capacidad de responder a distintas necesidades según los estímulos que reciben, potenciándose o debilitándose en función de la frecuencia de uso durante un proceso conocido  como plasticidad sináptica.

El concepto del cerebro como una estructura plástica se introduce por primera vez en el siglo XIX por el psicólogo estadounidense William James, y posteriormente es asimilado por los padres de la neurociencia moderna, con su máximo exponente en la figura de Santiago Ramón y Cajal. Meticulosas observaciones de las redes neuronales en cerebros embrionarios convencieron a Cajal de que el tejido neuronal era lo suficientemente flexible como para permitir la formación y desaparición de conexiones dependiendo del momento del desarrollo, y que posiblemente esta flexibilidad se encontrara en la base de la formación de memorias y recuerdos en el cerebro adulto.

Dibujo de corteza cerebelosa realizado por Santiago Ramón y Cajal en 1904. / Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades

Dibujo de corteza cerebelosa realizado por Santiago Ramón y Cajal en 1904. / Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades

Aunque plausible e interesante, la plasticidad cerebral acabó siendo un concepto puramente teórico. Habría que esperar hasta principios de los años setenta para que los investigadores Timothy Bliss y Terje Lømo, de la Universidad de Oslo, detectaran por primera vez un fenómeno de plasticidad sináptica. Así, lograron demostrar que en respuesta a un aumento de la frecuencia de estimulación, la fuerza de las sinapsis en el hipocampo, una región cerebral importante para la memoria y afectada severamente en la enfermedad de Alzheimer, aumentaba muy rápidamente: ¡en cuestión de segundos podía aumentar hasta un 200%! Lo más importante era que estas conexiones permanecían potenciadas durante horas. Este aumento en la frecuencia de estimulación en el laboratorio mediante técnicas de electrofisiología in vivo pretendía mimetizar el aumento de la actividad de determinadas conexiones durante el proceso de aprendizaje. El resultado fue que estas conexiones eran capaces de adaptarse muy rápidamente y facilitarse tal y como se venía especulando desde el siglo XIX.

Este hallazgo revolucionó la neurociencia, ya que proporcionaba evidencias experimentales para el concepto de plasticidad cerebral, que hasta entonces era una mera hipótesis. En los años sucesivos, numerosos laboratorios profundizaron en el estudio de la plasticidad sináptica y, gracias al avance de las técnicas de biología molecular, electrofisiología y microscopía, se pudieron identificar diferentes moléculas claves para este fenómeno neuronal.

La identificación de estas moléculas abre la puerta al diseño de nuevas estrategias y fármacos destinados a potenciar los procesos cognitivos, principalmente en individuos afectados por patologías que afectan a la memoria, como las enfermedades neurodegenerativas. Aunque la tan ansiada “píldora de la memoria” aún está fuera de nuestro alcance, es intrigante pensar qué efectos podrían provocar estos fármacos en individuos sanos. Intuitivamente podríamos imaginar la aparición de una “supermemoria”. Sin embargo, es probable que llegar a obtenerla no sea tan sencillo. Consideremos que el efecto de estos fármacos, aún en vías de desarrollo, podría ser diferente en un cerebro sano y en un cerebro afectado por neurodegeneración, en donde el entorno neuronal se ve profundamente alterado con la aparición de agregados moleculares inexistentes en situaciones normales. En este escenario, es esperable que el uso de fármacos que modulan moléculas cuyo efecto es predominante en el cerebro enfermo no tendría por qué afectar positivamente a las capacidades de memoria de un cerebro saludable que carece de estas dianas.

Todas estas cuestiones han de ser analizadas meticulosamente, incluyendo la reflexión acerca de si es necesario desarrollar una “píldora para la memoria” en un mundo en donde gran parte de nuestros recuerdos se almacenan de manera digital. Tal vez mucha memoria no suponga ya una ventaja pues, como dijo Nietzsche, “la buena memoria es a veces un obstáculo al buen pensamiento”.

* Sandra Jurado Sánchez es investigadora en el Instituto de Neurociencias de Alicante, del CSIC y la Universidad Miguel Hernández. Más sobre su trabajo en: https://www.juradolab.com/