Separan a un corderito de su familia. De alguna manera, en vastos rebaños de ovejas que parecen prácticamente idénticos, el joven perdido localiza a sus parientes. Los salmones nadan hacia las vastas extensiones del mar y migran de regreso a sus lugares de desove precisos con una precisión asombrosa.
Los científicos saben desde hace mucho tiempo acerca de tales vínculos de parentesco animal, algunos conocidos como «impresión», pero los mecanismos subyacentes se han ocultado en una caja negra a nivel celular y molecular. Ahora, biólogos de la Universidad de California en San Diego han descubierto elementos clave de estos misterios, con implicaciones para comprender la atracción y aversión social en una variedad de animales y humanos.
Davide Dulcis del Departamento de Psiquiatría de la Facultad de Medicina de UC San Diego, Giordano Lippi, Darwin Berg y Nick Spitzer de la División de Ciencias Biológicas y sus colegas publicaron sus resultados en la edición en línea del 31 de agosto de 2017 de la revista. Neurona.
En una serie de estudios neurobiológicos que se remontan a ocho años, los investigadores examinaron larvas de ranas (renacuajos), que se sabe que nadan con miembros de la familia en grupos. Al centrar los estudios en las señales olfativas familiares, u olores de parentesco, los investigadores identificaron los mecanismos por los cuales los renacuajos de dos a cuatro días de edad eligieron nadar con miembros de la familia en lugar de con miembros que no eran de la familia. Sus pruebas también revelaron que los renacuajos que estuvieron expuestos a los olores formativos tempranos de aquellos fuera de su grupo familiar también se inclinaron a nadar con el grupo que generó el olor, expandiendo su preferencia social más allá de sus verdaderos parientes.
Los investigadores descubrieron que este cambio tiene sus raíces en un proceso conocido como «cambio de neurotransmisores», un área de investigación del cerebro iniciada por Spitzer y más investigada por Dulcis en el contexto de los psicoestimulantes y el cerebro enfermo. El neurotransmisor dopamina se encontró en niveles altos durante el vínculo de parentesco familiar normal, pero cambió al neurotransmisor GABA en el caso del parentesco de olor artificial o atracción «no familiar».
«En las condiciones inversas hay una clara señal de cambio de neurotransmisores, por lo que ahora podemos ver que estos neurotransmisores realmente controlan un comportamiento específico», dijo Dulcis. «Puedes imaginar lo importante que es esto para la preferencia social y el comportamiento. Tenemos respuestas innatas en las relaciones, enamorarnos y decidir si nos gusta alguien. Usamos una variedad de señales y estos olores pueden ser parte de la ecuación de preferencia social».
Los científicos llevaron el estudio a un nivel más profundo, buscando encontrar cómo se desarrolla este mecanismo a nivel genético.
La secuenciación ayudó a aislar dos microARN clave, moléculas involucradas en la coordinación de la expresión génica. Examinando cientos de posibilidades, identificaron microARN-375 y microARN-200b como los reguladores clave que intervienen en el cambio de neurotransmisores de atracción y aversión, lo que afecta la expresión de genes conocidos como Pax6 y Bcl11b que, en última instancia, controlan el comportamiento de natación del renacuajo.
«Los microARN eran candidatos ideales para el trabajo», dijo Lippi, científico del proyecto en el laboratorio de Berg en la Sección de Neurobiología de la División. «Son represores postranscripcionales y pueden dirigirse a cientos de ARNm diferentes para consolidar programas genéticos específicos y activar cambios en el desarrollo».
El estudio comenzó en 2009 y profundizó en tamaño y alcance a lo largo de los años. Los revisores del artículo quedaron impresionados con la amplitud del proyecto, incluido uno que elogió a los autores «por este estudio heroico que es a la vez fascinante y completo».
«La interacción social, ya sea con personas en el lugar de trabajo o con familiares y amigos, tiene muchos determinantes», dijo Spitzer, profesor distinguido de la División de Ciencias Biológicas, Presidente de la Familia Atkinson y codirector del Instituto Kavli para el Cerebro y Mente en UC San Diego. «Como seres humanos somos complicados y tenemos múltiples mecanismos para lograr lazos sociales, pero parece probable que este mecanismo para cambiar la preferencia social en respuesta a los estímulos olfativos contribuya en cierta medida».
