La activación de los receptores olfativos por medio de
moléculas odorantes se produce mediante un mecanismo basado en la forma. Se trata
en una interacción del tipo enzima-sustrato. Así es como lo cree la mayor parte
de la comunidad científica.
La teoría vibracional propuesta por el biofísico Luca Turín
en 1996 señala que los receptores olfativos captan selectivamente la energía
vibracional de las moléculas odorantes. Desde entonces existe una gran
controversia sobre ese tema, sin que de forma definitiva se haya cerrado el debate.
Recientemente, en febrero de 2016, un grupo de científicos
italianos de la universidad de Trento, encabezados por Marco Paoli han publicado un interesante trabajo que aporta nueva
luz a la citada discusión. Han comprobado en abejas que isómeros isotópicos de
moléculas odorantes activan glomérulos olfativos distintos de sus homónimos no
deuterados. (Dos isómeros isotópicos difieren entre sí únicamente en que sus
átomos de hidrógeno han sido sustituidos por átomos de deuterio, un átomo
idéntico al hidrógeno, pero con doble masa.)
Han verificado asimismo que todos los glomérulos de las
abejas son sensibles, aunque débilmente, a la detección de odorantes isotópicos y que solo
una parte de ellos son enérgicamente sensibles a ese tipo de detección. El
citado mecanismo de activación no es sustitutivo del formista, sino que podría ser una variante o simplemente un complemento del mismo.
Cuando se trata de
moléculas muy parecidas, como los isómeros isotópicos, entra en juego una nueva forma de descubrir olores.
La conclusión de este trabajo permite a los autores del mismo insinuar que es
posible que el mecanismo por el que las abejas captan las moléculas odorantes sea
del tipo vibracional. Algunos trabajos recientes de otros autores también apuntan
la posibilidad de procesos diferenciadores de moléculas odorantes isotópicas en
seres humanos.
Llegados a este punto, nos preguntamos lo siguiente: ¿En
nuestra atmósfera existen odorantes deuterados en abundancia?
La respuesta es no. Entonces, ¿qué sentido biológico posee
tal tipo de descubrimiento?
Para contestar a esa segunda cuestión consideremos la
siguiente hipótesis: “El mecanismo de diferenciación entre moléculas odorantes
deuteradas es un mecanismo obsoleto y no funcional. Ello significaría que el
citado mecanismo, generado por evolución, estuvo operacional en tiempos
pretéritos. Actualmente ha quedado en desuso, pero sigue estando ahí, en el
genotipo de algunos seres vivos.”
Téngase presente que aunque ciertos isótopos, en condiciones
de laboratorio activen glomérulos del lóbulo antenal de las abejas, no significa que éstas en su vida
cotidiana, vayan por el campo oliendo tales isótopos. Tampoco sabemos que
sucede cuando se activan in vitro tales glomérulos: ¿Las abejas huelen algo? Si
el mecanismo está realmente obsoleto, lo más probable es que no experimenten
ninguna sensación olfativa.
Ahora nos surge una
nueva cuestión: ¿Cuándo apareció esa habilidad para diferenciar isótopos en las
abejas?
Proponemos una nueva hipótesis: “Posiblemente surgió en el
proceso de evolución de los primeros insectos, hace más de 300 millones de
años, en el llamado periodo Devónico. En aquellos tiempos posiblemente el
deuterio era bastante más abundante que ahora en la atmósfera terrestre, a
consecuencia de la eclosión del Big Bang, y no sería extraño que ciertas
plantas sintetizasen moléculas odorantes, como las de la rosa, el clavel o el
jazmín incorporando deuterio a su savia. La evolución permitió la discriminación de sus homólogas no deuteradas. Las abejas, cientos
de millones de años más tarde, heredarían de los primeros insectos esa
capacidad olfativa tan especial.”
Tras todo lo expuesto, queda aún en el aire la pregunta de
si la capacidad de las abejas de distinguir isótopos odorantes obedece a la
teoría vibracional de Luca Turín. Creemos que deberían realizarse nuevos
ensayos de laboratorio, verificando por ejemplo el papel del NADH o el Zn +2
, argumentados por el biofísico italiano
como elementos clave de su hipótesis, para responder afirmativa o negativamente
a esa cuestión.
En cualquier caso
parece que las abejas del Cretácido
temprano preferían elaborar su miel
con flores menos contaminadas con elementos pesados, como el aún entonces joven
isótopo del hidrógeno. La evolución les permitió elegir lo que más les
convenía. Posiblemente aquella miel de
primavera, sabrosa y nutritiva, era más digestiva para las larvas de las
abejas que la procedente de plantas con deuterio en sus venas.
A continuación resumo brevemente los fundamentos de las
teorías formista y vibracional. Recomiendo asimismo dos artículos
bibliográficos para que quién lo desee pueda profundizar más en el tema.
El modelo formista de
reconocimiento de moléculas odorantes por parte del sistema olfativo se fundamenta
en ciertas propiedades de esa clase de moléculas, como el tamaño, la forma, la
carga eléctrica y el carácter hidrofóbico de las mismas. Se trata de un modelo
tipo llave-cerradura en el que la molécula odorante (ligando) interacciona con
el receptor olfativo, una proteína 7-membrana, anclada en la pared celular de
la neurona olfativa.
El proceso consiste en la activación del receptor olfativo
mediante un cambio de conformación de la
estructura de la proteína que constituye ese receptor olfativo. Esta fase
previa desencadena una cascada de reacciones enzimáticas y la formación de un
impulso eléctrico que se transmite por el axón neuronal hasta un
glomérulo, o lugar de concentración de
impulsos neuronales, en el bulbo olfativo.
El bulbo olfativo es una zona cerebral en el que se
almacenan los glomérulos, algo así como el aparador que clasifica ordenadamente
los distintos tipos de aromas y perfumes que percibimos.
La interacción de las neuronas del bulbo olfativo con otras
de distintas partes del cerebro constituye los diferentes mapas de sensaciones
olfativas. Cuando notamos un olor significa que se ha iluminado uno de esos
mapas, formado por cientos de miles de conexiones sinápticas entre neuronas. En
realidad las moléculas odorantes son inodoras y solo sirven como llave que
activa las sensaciones olfativas, toda una paradoja. Nosotros olemos con el
cerebro.
En el ser humano existen 347 receptores olfativos
funcionales y unos 650 que son inoperantes. Esto se debe a que en la familia de
genes que codifican las proteínas la mayor parte de los mismos son pseudogenes, o genes que han perdido su
funcionalidad, posiblemente a lo largo de la evolución. Esta familia de genes
que codifican los receptores olfativos fue descubierta en 1991 por los
americanos Richard Axel y Linda Buck. Por ese trabajo recibieron en 2004 el
premio Nobel de medicina y de fisiología. Asimismo trabajos posteriores de
ambos mostraron cómo funciona el olfato siguiendo una reglas parecidas a la
capacidad ilimitada de combinación de los dígitos de un candado.
En la teoría vibracional propuesta por Luca Turín, la nariz
se comporta como un espectroscopio biológico. Las moléculas odorantes vibran
debido a sus enlaces atómicos. Cuando son excitadas con la energía del coenzima
NADH, una cantidad concreta de energía
liberada, es captada selectivamente por los receptores olfativos, gracias a un
complejo mecanismo cuántico de efecto túnel inelástico.
Bibliografía:
-
Bridging
the Olfactory Code. Francesc Montejo. Perfumer and Flavorist. July 2009.
Vol.37, nº 7.
-
Differential
Odour Coding of Isopomers in the Honeybee Brain. Marco Paoli et al. Scientifics
reports. University of Trento. February 2016.
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