20 abril, 2009

Visión nocturna en el mundo natural

ResearchBlogging.orgDe seguro todos hemos visto como brillan los ojos de los gatos en las noches, tal como si fueran dos potentes reflectores, o cuando vemos un documental de la sabana africana, los ojos de las hienas, leones y ciervos brillan ante las cámaras. Pero a que se debe esto? Científicos de la Universidad Ludwig-Maximilians de Münich descubrieron que esto se debe a un arreglo inusual de la heterocromatina en el núcleo de las células tipo bastón (células fotoreceptoras de la retina).

Normalmente, la eucromatina se encuentra hacia el centro del núcleo donde tienen un rápido acceso a la maquinaria celular encargada de la transcripción de ADN a ARN; y la heterocromatina se encuentra hacia la parte periférica del núcleo (tal como podemos observar en la figura). Pero, en las células tipo bastón este arreglo se da de manera inversa, la eucromatina se encuentra en la parte periférica del núcleo y la heterocromatina en la parte central. Este descubrimiento se dio cuando investigaban la función de ciertos genes en las células tipo bastón de los ratones. Al encontrar este extraño arreglo en los núcleos de estas células, los científicos investigaron si este patrón se repetía en las retinas de otras especies o solamente se daba en los ratones. Después de examinar docenas de animales se dieron con la sorpresa que este arreglo también se daba en gatos, ratas, zarigüeyas, conejos, etc... todos ellos animales de vida nocturna y sólo se daba en la noche, durante el día mantenían el arreglo normal (la eucromatina en el centro del núcleo). Los científicos concluyeron que este extraño arreglo durante la noche daba algún tipo de ventaja en la visión de estos animales.

Como estos científicos no entendían bien sus resultados fueron a visitar a un biofísico Jochen Guck de la Universidad de Cambridge. Usando un modelo computacional se estudió el efecto de la disposición de la heterocromatina en el núcleo de los bastones. Al poner la heterocromatina en el centro del núcleo, el índice de refractividad del núcleo se incrementó considerablemente. La velocidad de la luz disminuye en mayor medida cuando el índice de refractividad de un material es más grande. Al disminuir la velocidad del fotón se crea una lente que enfoca la luz en un solo sentido, hacia el centro de la célula, actuando como si fuera una fibra óptica. En cambio, cuando el fotón pasa por la eucromatina, en vez de enfocarse se dispersa.

Esta es la primera vez que los científicos observan como el ADN actúa a manera de lentes en las células fotorreceptoras, enfocando la luz en un solo punto en vez de dispersarla. Pero los animales nocturnos tienen una gran cantidad de células tipo bastón y pocos fotones golpean la retina durante la noche, por lo que no estaría claro si esta disposición de la heterocromatina en realidad mejora la visión nocturna de estos animales. Además, esta disposición impediría que el ADN sea transcrito durante las noches, lo cual sería muy riesgoso para las células.

Solovei, I., Kreysing, M., Lanctôt, C., Kösem, S., Peichl, L., Cremer, T., Guck, J., & Joffe, B. (2009). Nuclear Architecture of Rod Photoreceptor Cells Adapts to Vision in Mammalian Evolution Cell, 137 (2), 356-368 DOI: 10.1016/j.cell.2009.01.052

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