El olor del miedo: Cómo los roedores detectan peligros

La mecánica de la conducta instintiva resulta misteriosa. Incluso algo tan simple como la  razón de cómo un ratón puede utilizar su poderoso sentido del olfato para detectar y evadir depredadores, incluyendo especies que nunca ha visto antes, ha sido casi totalmente desconocida a nivel molecular hasta el momento.

David Ferrero y Stephen Liberles, neurocientíficos de la Escuela Médica de Harvard, han descubierto un único compuesto encontrado en altas concentraciones en la orina de los carnívoros que desencadena una respuesta de evitación instintiva en ratones y ratas. Esta es la primera vez que los científicos han identificado un marcador químico que permitiría que los roedores detecten, en general, desde una distancia segura a depredadores. Los autores escriben en el artículo que describe este hallazgo, que la comprensión de las bases moleculares del reconocimiento del olor de depredadores en roedores proporciona herramientas cruciales para estudiar los circuitos neuronales asociados con el comportamiento innato.

Sus hallazgos fueron publicados online en  Proceedings, revista de la Academia Nacional de Ciencias, el 20 de junio.

La búsqueda comenzó en 2006, cuando Stephen Liberles, profesor Asistente de de Biología Celular de la Universidad de Harvard Medical School, estaba trabajando como post-doctorado en el laboratorio de Linda Buck. Buck fue parte del equipo que ganó el Premio Nobel por la identificación de los receptores que permiten a las neuronas olfativas detectar olores. Mientras que en su laboratorio, Liberles había identificado un nuevo tipo de receptor olfativo, la traza de aminas asociada a los receptores (Taars).

Los ratones tienen alrededor de 1200 tipos de receptores de olor, y 14 tipos de Taars. En comparación, los seres humanos, que dependen más de la visión, poseen unos 350 receptores de olor y cinco Taars.

Los hallazgos iniciales Liberles indicaban que varios de los Taars detectaban sustancias químicas en la orina del ratón, incluyendo una sustancia química mucho más producida por machos. Liberles se preguntaba si los Taars (que parecían haber evolucionado originalmente de receptores de neurotransmisores que intervienen en el comportamiento y las emociones) juegan un papel importante en el comportamiento social de los roedores: ¿de qué otro modo podían identificar olores de modo natural??

En el laboratorio de Liberles en la Harvard Medical School, el estudiante graduado David Ferrero comenzó la búsqueda de otros compuestos naturales que fueran detectados mediante los Taars. Trabajando con  depredadores disponibles en el mercado y orina (utilizada por los jardineros para mantener alejadas las plagas de los cultivos y por cazadores para enmascarar su olor propio o como señuelos para la caza), Ferrero descubrió que uno de los 14 Taars, el 4, detectaba el olor de varios carnívoros.

Parecía que había encontrado un kairomonas, una sustancia química que funciona como una feromona, salvo que la comunicación es entre miembros de especies diferentes en lugar de miembros de la misma especie. Antes de este descubrimiento, el único kairomona conocido entre carnívoros y roedores era un compuesto volátil producido por los zorros, pero no en otros depredadores, y dos compuestos no-volátiles producidos por gatos y ratas. Los compuestos volátiles se pueden oler a grandes distancias, los no volátiles deben ser inhalados de forma más directa, algo que no sería útil para evitar un depredador directamente.

“Una de las cosas que es realmente nuevo es que este es un kariomona generalizado de que es volátil”, dijo Ferrero.

Para los roedores, ese olor significa peligro.

Ferrero identificó el compuesto que activa el TAAR4 como feniletilamina-2, un producto relacionado con el metabolismo de las proteínas. Luego obtuvo muestras de 38 especies de mamíferos y descubrió niveles elevados de feniletilamina-2 en 18 de 19 especies de carnívoros, pero no en no-carnívoros (como conejos, venados, monos, e incluso jirafas).

“Se ha sabido siempre que los olores son eficaces entre roedores y carnivoros, pero hemos descubierto una molécula que es una parte clave de esta relación ecológica”, dijo Ferrero.

En una serie de pruebas de comportamiento, las ratas y los ratones mostraron una clara evasión, innata con el olor de la feniletilamina-2. Los estudios de comportamiento se repitieron con muestras de carnívoros que habían agotado la producción de feniletilamina-2. En ese caso, las ratas no mostraron la misma reacción, lo que indica que la feniletilamina-2 es un disparador clave para evitar a los depredadores.

Al carecen del gen necesario para TAAR4, los seres humanos no podemos experimentar lo que hacen los roedores cuando huelen la feniletilamina-2. Para nosotros, tiene un olor ligeramente inofensivo. Sin embargo, la trimetilamina, un compuesto relacionado orgánico que activa el TAAR5, es un receptor que se encuentra en los seres humanos, y es profundamente repugnante para las personas.

Lo qué sucede entre los receptores y las partes del cerebro que provocan la feniletilamina-2 sigue siendo un misterio, con una relevancia médica directa.

De acuerdo con Liberles, “En humanos, las partes del cerebro que tienen que ver con gustos y disgustos van mal en muchas enfermedades, como la drogadicción, y las respuestas a los olores depredadores  han sido utilizadas para combatir el estrés y los trastornos de aniedad. Pasar de productos químicos a  receptores de los circuitos neuronales de los comportamientos es el Santo Grial de la neurociencia “.

“Los circuitos neuronales son como un cuadro negro, pero aquí hemos identificado un estimulante químico y candidato a receptor que desencadena un comportamiento”, dijo Ferrero. “Sentimos que este es un primer paso importante para la comprensión de los circuitos neuronales del comportamiento innato”.

Esta investigación fue financiada por el National Institute On Deafness And Other Communication Disorders.

Autor: Jake Miller

Enlace original: The smell of danger