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sábado, 6 de diciembre de 2025
lunes, 3 de abril de 2023
El «pequeño» secreto de la rata inmune al dolor
RESUMEN:
Estos peculiares roedores superlongevos se organizan como en castas, como las abejas
La rata topo desnuda (Heterocephalus glaber) es una roedor bastante singular. Para empezar no tiene pelo, ni falta que le hace, porque vive, como se deduce de su nombre, en túneles subterráneos que excava en las sabanas del este de África (Etiopía, Somalia y Kenia), en un ambiente bastante "caldeado", en la oscuridad y con poca concentración de oxígeno.
Como las abejas, en sus colonias hay una reina , la única hembra fértil , uno de los pocos casos en que ocurre esto en los mamíferos (eusociales). Como toda reina que se precie, tiene sus privilegios. Para empezar, dispone de vértebras especializadas en la parte inferior de la espina dorsal que se alargan tras su primera o segunda gestación hasta alcanzar un tercio más de longitud que las demás hembras.
Además, sólo ella tiene el privilegio de reproducirse en la comunidad , que suele estar formada un número que varía entre 20 y 300 individuos , tanto machos como hembras. La mayoría de ellos, por designio real se convierten en trabajadore s, cuya misión es excavar túneles y buscar comida. Unos pocos están al servicio personal de la reina y su progenie . Y otro grupo son soldados que defienden la red de túneles de los ataques de serpientes, zorros, águilas o búhos.
La reina escoge cuidadosamente a los padres de sus prole : hasta tres machos reproductores , que suelen ser los más grandes y viejos de la colonia. Y lo de viejos no es un decir. Vivir bajo tierra y en grupo en el que hay individuos especializados en la vigilancia, les permite estar protegidos y conseguir lo que en la superficie es bastante improbable para animales tan pequeños: vivir hasta los 30 años y en algunos casos superarlos.
Y lo más importante, no parecen sufrir los achaques que aparecen al cumplir años , al menos en nuestra especie, ni siquiera a la hora de reproducirse. Pero estas no son sus únicas "virtudes". También parecen ser resistentes al cáncer , una patología asociada generalmente al envejecimiento.
Por si todo lo anterior fuera poco, también son inmunes a cierto tipo de dolor . No es extraño que los científicos se hayan fijado la "superrata topo" para tratar de descifrar sus muchos secretos relacionados con la salud.
Investigadores del centro Max-Delbruck de Medicina Molecular de Berlín, creen haber averiguado por qué estos roedores son resistentes al dolor. Su trabajo se publica en la revista Cell Reports .
Haciendo honor al nombre del centro en el que trabajan, los investigadores han descifrado el mecanismo molecular que impide que el cerebro de estos animales se entere de que están mordisqueando una guindilla o que se han sumergido en agua demasiado caliente con una quemadura en la piel... Algo que para la mayoría de los mortales serían experiencias sumamente desagradables o hiperalgesias.
"Creemos que la evolución ha seleccionado para esto un truco muy sutil que consisten en hacer que la señal del dolor se vuelva parcialmente no funcional , pero no totalmente, sino solo suficiente para que no se convierta en un peligro para el animal", explica el autor principal Gary R. Lewin.
Habitualmente, en respuesta a las altas temperaturas y la inflamación, una molécula llamada factor de crecimiento nervioso (NGF, por sus siglas en inglés) inicia una cascada de señales en las neuronas sensoriales que permiten al cerebro registrar el dolor.
Mediante una docena de experimentos cuidadosamente diseñados, Lewin y sus colegas encontraron que lo que diferencia a la rata topo desnuda de otros animales a la hora de sentir el dolor es un pequeño cambio en la primera etapa de esa cadena de alerta, que comienza en un canal celular llamado TRPV1 .
Para averiguarlo intercambiaron estos canales o compuertas, entre las células de ratón y rata topo. Y después de muchas pruebas y comprobaciones que incluyeron a otros 26 mamíferos, dieron con una especie de interruptor, que la rata topo tenía modificado. La "sutil" modificación consistía en el cambio de uno de los tres aminoácidos que dan forma a una parte de la molecula TrkA, un receptor que interviene en la cadena de sensibilización al dolor.
"A pesar de que la versión del receptor TrkA de la rata topo desnuda es casi idéntica a la de un ratón o una rata, ese pequeño cambio tiene un efecto muy importante sobre la capacidad del animal para sentir dolor", explica Lewin. Ese pequeño cambio en el receptor TrkA de la rata topo desnuda no le hace disfuncional, sino solo hipo-funcional. De hecho, la rata topo desnuda puede responder al dolor, pero a intensidades diez veces superior a lo normal.
Este trabajo ha encontrado que las ratas topo desnudas nacen con más o menos con la misma sensibilidad al dolor que los ratones recién nacidos, pero la van perdiendo en la edad adulta, y el motivo está en que los "sensores del dolor" se reducen a la tercera parte , en comparación con cualquier otro mamífero.
"La evolución puede haber seleccionado un receptor TrkA que funciona lo suficientemente bien como para que los animales se desarrollen durante el proceso embrionario, pero deja los adultos con un menor número de receptores nerviosos y parcialmente libre de dolor".
Esta característica, sentir menos el dolor, es muy útil en la vida de las ratas topo desnudas: "La pérdida de la hiperalgesia térmica podría ayudarlas a sobrevivir en sus concurridas colonias subterráneas , con muchos individuos, donde el contacto cercano puede ser incómodamente caliente y la hiperalgesia térmica puede no ser útil en un entorno tan cálido".
Es posible que la pérdida de receptores sensoriales en la edad adulta puede ayudar a los animales a conservar energía , razonan los investigadores. Y es que estos peculiares roedores viven en las regiones desérticas bajo tierra, y tienen que trabajar duro para conseguir su comida. Por eso su tasa metabólica es más baja que la de cualquier mamífero. " La evolución ha inactivado todo lo que no sea absolutamente necesario para sobrevivir, incluyendo los receptores nerviosos adicionales".
Aunque estos roedores probablemente nunca van a ganar un concurso de belleza, las ratas topo desnudas fueron elegidas en 2013 por la revista Science como vertebrado del año, precisamente porque dos estudios de habían encontrado pistas sobre por qué estos la rata topo desnuda pueden vivir 30 años libre de cáncer.
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La rata topo desnuda «habla» en el dialecto de su colonia
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Cada grupo tiene chirridos únicos que se enseñan de una generación a otra
Ciegas, sin pelo y con dos paletas asomándose peligrosamente en su boca, las ratas topo desnudas no son precisamente unas criaturas adorables. Sin embargo, nadie puede negar que tengan cualidades extraordinarias. Entre sus proezas, su longevidad -llegan a los treinta años, todo un récord para un roedor-, la capacidad para sobrevivir bajo tierra prácticamente sin oxígeno y su envidiable resistencia al cáncer.
Pero estos animales son aún más asombrosos de lo que creíamos. Científicos alemanes han descubierto que, al igual que los seres humanos tenemos dialectos o acentos regionales, las ratas topo se comunican con chirridos distintivos propios de cada colonia. Los investigadores creen que estos sonidos se transmiten culturalmente a través de generaciones, lo que fomenta la cohesión del grupo frente a los extraños. Según los expertos, un comportamiento que uno jamás esperaría encontrar en un roedor.
Las ratas topo forman algunos de los grupos más cooperativos y sociales del mundo animal. Viven en armonía en colonias subterráneas parecidas a un laberinto, ordenadas con una estricta división del trabajo, donde cada una sabe cuál es su tarea y dominadas por una matriarca reproductora o «reina». También son muy «xenófobas» , y atacan y matan a los miembros de otros grupos, probablemente por la competencia por los escasos alimentos. Sin embargo, cómo consiguen mantener su compleja organización en la oscuridad es casi un misterio.
Grabaciones
Estos animales chirrían, chillan, gorjean e incluso se gruñen unos a otros en sus madrigueras, así que un equipo del Centro Max Delbrück de Medicina Molecular de la Asociación Helmholtz (MDC) en Berlín se propuso averiguar si las vocalizaciones tenían una función social. Aplicaron técnicas de aprendizaje automático para analizar las características acústicas en 36.190 grabaciones de «chirridos suaves», la vocalización más común de las ratas topo, producidos por 166 individuos de siete colonias en laboratorios de Berlín y Pretoria.
La inteligencia artificial no solo identificó a los animales sobre la base de sus voces individuales, también detectó similitudes en los tipos de sonidos que se producen dentro de una sola colonia. Por lo tanto, el programa pudo identificar de qué colonia provenía un individuo específico. «Eso significaba que cada colonia probablemente tenía su propio dialecto distinto», dice Alison Barker, autora principal del estudio que la revista «Science» ha llevado a su portada. Pero en ese momento, el equipo de investigación aún no sabía si los animales lo sabían y podían reconocer su propio dialecto y distinguirlo de los demás.
Para descubrir ambas cosas, Barker realizó varios experimentos. En el primero, colocó repetidamente una rata topo desnuda en dos cámaras, conectadas mediante un tubo. En una cámara se podía escuchar el chirrido de otra rata topo desnuda, mientras que la otra cámara estaba en silencio. Los animales se dirigían inmediatamente al habitáculo donde se podían escuchar los chirridos. Si los sonidos los hacía un individuo de la propia colonia del sujeto de prueba, daba una respuesta vocal inmediata, pero si los hacía uno de una colonia extranjera, la rata permanecía en silencio. «Eso nos permitió inferir que pueden reconocer su propio dialecto y responder selectivamente al mismo», dice la investigadora.
Para asegurarse de que los sujetos de prueba respondieran al dialecto y no a la voz de un individuo conocido, los investigadores crearon deliberadamente sonidos artificiales con características de cada dialecto. En este caso, las ratas también respondieron. Y el experimento funcionó incluso cuando se aromatizó la cámara donde se podía escuchar el dialecto familiar y de confianza con el olor de una colonia extranjera. «Eso demostró que las ratas topo desnudas respondían específicamente al dialecto en lugar de al olor, y que tienen una reacción positiva al escuchar su propio dialecto», dice Gary Lewin, investigador del estudio.
Como la madre adoptiva
En experimentos adicionales, los investigadores colocaron tres crías de rata topo desnudas huérfanas en colonias extranjeras donde la reina, la única hembra en colonias de ratas topo desnudas que se reproduce, también había tenido recientemente una camada. Seis meses después, el programa informático mostraba que las crías adoptadas habían adquirido el dialecto de su nuevo hogar.
Además, el equipo descubrió que la reina no solo es responsable de la reproducción en su colonia, sino que también juega un papel decisivo en el control y preservación de la integridad del dialecto. «Durante el curso del estudio, una de nuestras colonias perdió a dos reinas en una sucesión relativamente rápida», cuenta Lewin. «En la anarquía que siguió, observamos que las vocalizaciones de las otras ratas en la colonia comenzaron a variar mucho más de lo habitual. La cohesión del dialecto se redujo considerablemente y no regresó hasta unos meses después, con la ascendencia de otra hembra como nueva reina». El desarrollo de un dialecto compartido «fortalece la cohesión y el sentido de pertenencia entre las ratas topo desnudas de una colonia específica», concluye Baker.
Rochelle Buffenstein, investigadora del envejecimiento en el grupo Calico, subraya en un artículo relacionado con el estudio en «Science» que «esta es una hazaña asombrosa para un roedor y está en marcado contraste con la mayoría de las vocalizaciones de los mamíferos, que son innatas, inmutables y genéticamente heredadas».
Los autores del trabajo consideran, además, que los seres humanos y las ratas topo desnudas tienen mucho más en común de lo que cualquiera podría haber pensado anteriormente. Estas criaturas «tienen una cultura lingüística que se desarrolló mucho antes de que existieran los seres humanos. El siguiente paso es descubrir qué mecanismos en el cerebro de los animales apoyan esta cultura, porque eso podría darnos una idea importante de cómo evolucionó la cultura humana», afirma Lewin.
ENLACES:
https://www.abc.es/ciencia/abci-rata-topo-desnuda-habla-dialecto-colonia-202101290130_noticia.html
La rata topo desnuda tiene el secreto de la longevidad
Es uno de los mamíferos más desconocidos, pero al mismo tiempo más fascinantes para la ciencia
Tiene un peso medio de 35 gramos y una longitud aproximada de 8 a 10 centímetros, su cuerpo es robusto, cilíndrico, con un cráneo fuerte, ojos y orejas pequeñas, patas cortas y delgadas; carece de pelaje y tiene poderosos incisivos, que le sirven para excavar. Así es la rata topo desnuda (Heterocephalus glaber).
Fue descrita por vez primera por el naturalista Eduard Rüppell en 1842 y durante mucho tiempo su descripción taxonómica fue refutada, ya que se la consideraba un recién nacido de una especie mucho más grande de mamífero que había perdido su pelaje a consecuencia de alguna enfermedad.
Es un animal que no deja de cautivar a la comunidad científica por sus elevadas singularidades, algunas de las cuales parecen desafiar las leyes de la biología.
Mientras un ratón tiene una esperanza media de vida de unos tres años, estas ratas pueden llegar a vivir más de treinta, la razón es que se mantiene 'eternamente joven' debido a su lento metabolismo.
La rata topo desnuda es un animal heterotérmico, es decir, es capaz de termorregular su temperatura interna según las necesidades. La ausencia de pelo y de una capa de grasa aislante bajo la piel le obligan a regular la temperatura corporal en función de las fuentes de calor que encuentra. De esta forma cuando está demasiado caliente se desplaza hacia un lugar más fresco, mientras que si su cuerpo esta frío busca un sitio caliente o el calor corporal de otros individuos.
Se ha observado que es capaz de resistir mucho tiempo sin oxígeno –hasta dieciocho minutos-, un 'superpoder' que se debe a que su cerebro consume fructosa, como fuente de energía, en lugar de glucosa. Investigar este proceso metabólico nos podría abrir una ventana a la esperanza para algunas enfermedades como el accidente cerebrovascular, en la cual el flujo de sangre a nuestro cerebro se encuentra interrumpido.
Eusocial y con diferentes dialectos
Este mamífero es originario del cuerno de África y habita en madrigueras, y es el único mamífero eusocial conocido, junto con la rata topo de Damara. Esto significa que los ejemplares viven en colonias en las que se organizan de forma similar a como lo hacen las hormigas o las abejas.
En estas colonias hay una reina reproductiva, la única hembra fértil, puesto que el resto de los miembros de la colonia tienen su sistema reproductor anulado, dividiéndose el trabajo y el cuidado de las crías.
En el caso de que la hembra alfa fallezca, será otra hembra la que asuma su rol para dar continuidad a la colonia. Generalmente la camada de una reina consta entre 3 y 12 crías, si bien puede llegar a albergar hasta veintisiete fetos. Se calcula que en una colonia estándar hay entre uno y tres machos que se aparean con la reina, mientras que el resto de individuos –entre 20 y 300- se dedican al resto de las funciones colectivas.
Uno de los últimos hallazgos que más ha sorprendido a la comunidad científica ha sido su sistema de comunicación. Se ha descubierto que es capaz de hablar diferentes dialectos según la colonia en la que viva, cada uno de los cuales sería un vínculo de cohesión, proporcionando un valor añadido al sentido de pertenencia.
Otra de sus singularidades es que este mamífero no desarrolla tumores, ni de forma natural ni cuando se le 'fuerza' desde el laboratorio. La clave de esta pieza biológica podría estar en la acumulación de ácido hialurónico, lo cual, a su vez, estaría relacionado con el gen p16, supresor de tumores e implicado en el control del ciclo celular.
Para finalizar, diferentes experimentos realizados en la Universidad de Illinois apuntan a que tiene una percepción anómala del dolor, debida a una deficiencia en la sustancia P, que hace que las ratas topo desnudas sean insensibles al dolor. Lo dicho, este mamífero es verdaderamente excepcional y tenemos mucho que aprender de él para utilizarlo en beneficio propio.
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viernes, 3 de marzo de 2023
viernes, 24 de febrero de 2023
La rata topo desnuda esconde el secreto de la fertilidad femenina hasta la vejez
Este roedor es el único mamífero que produce óvulos durante toda su vida
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miércoles, 18 de mayo de 2022
viernes, 20 de octubre de 2017
🔼 La increíble estrategia de la rata topo desnuda para vivir sin aire 18 minutos
RESUMEN:
Privados de oxígeno, estos roedores prácticamente se convierten en plantas: sobreviven a partir del metabolismo de la fructosa. El hallazgo podría conducir a tratamientos para el infarto de miocardio y los accidentes cerebrovasculares
Sin pelo, ciega y dentuda, la rata topo desnuda no destaca precisamente por su agradable aspecto, pero este animal procedente del este de África es prácticamente indestructible. Tiene una extraordinaria resistencia al cáncer, una longevidad impresionante -puede vivir hasta 30 años, todo un récord para un roedor- y es inmune a muchos tipos de dolor, como el que provoca una quemadura. Además, habita en túneles subterráneos apenas sin aire, donde soportan 18 minutos sin oxígeno. ¿Cómo se las arregla para sobrevivir en esas condiciones extremas, en las que un ser humano no resistiría ni cinco minutos antes de morir? Un equipo internacional de científicos cree tener la respuesta y es tan increíble como las propias ratas.
Según explican en la revista Science , privadas de oxígeno, las ratas topo, del tamaño de un dedo, emplean la misma estrategia que las plantas: sobrevivir a partir del metabolismo de la fructosa. Este descubrimiento no solo permite conocer mejor a este «animal milagro», sino que, según los investigadores, puede conducir al desarrollo de tratamientos para pacientes que sufren crisis por falta de oxígeno, como ocurre en los ataques cardíacos y accidentes cerebrovasculares.
En los seres humanos, los ratones de laboratorio, y todos los demás mamíferos conocidos, cuando las células cerebrales se privan de oxígeno se quedan sin energía y comienzan a morir. Sin embargo, las ratas topo tienen una copia de seguridad: sus células cerebrales comienzan a quemar fructosa, lo que produce energía anaeróbicamente a través de una vía metabólica que sólo es utilizada por las plantas. O eso es lo que creían los científicos.
En el nuevo estudio, los investigadores expusieron estas criaturas a condiciones de bajo oxígeno en el laboratorio y encontraron que lanzaban grandes cantidades de fructosa en el torrente sanguíneo. La fructosa era transportada en las células del cerebro por medio de surtidores moleculares de fructosa que en todos los demás mamíferos se encuentran sólo en las células del intestino.
«La rata topo desnuda ha reorganizado algunos bloques de construcción básicos del metabolismo para volverse supertolerante a las condiciones de bajo oxígeno», dice Thomas Park, responsable del trabajo y profesor de Ciencias Biológicas en la Universidad de Illinois en Chicago (EE.UU.), quien ha estudiado esta extraña especie durante 18 años.
Animación suspendida
En niveles de oxígeno suficientemente bajos como para matar a un humano en cuestión de minutos, las ratas topo pueden sobrevivir durante al menos cinco horas. Entran en un estado de animación suspendida, reduciendo su movimiento y ralentizando drásticamente su pulso y frecuencia respiratoria para conservar energía. Entonces empiezan a utilizar la fructosa hasta que el oxígeno está disponible de nuevo.
La rata topo desnuda es el único mamífero conocido que utiliza esta ralentización de los procesos vitales para sobrevivir sin aire. Pero los científicos también demostraron que estos roedores están protegidos de otro aspecto mortal del bajo nivel de oxígeno, una acumulación de líquido en los pulmones llamada edema pulmonar, que afecta a los alpinistas a gran altura.
Los investigadores creen que el metabolismo inusual de las ratas topo es una adaptación para vivir en sus madrigueras pobres en oxígeno. Y es que a diferencia de otros mamíferos subterráneos, las ratas topo viven en condiciones hiperpopulosas, casi como sardinas en lata, «empaquetadas» junto a cientos de compañeras de colonia. Con tantos animales que viven juntos en túneles sin ventilación, el suministro de oxígeno se agota rápidamente.
La rata topo desnuda fue elegida vertebrado del año en 2013 por la misma revista Science , después de que dos estudios encontraran pistas sobre su capacidad para vivir sin cáncer.
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