DEn lo profundo del mundo submarino, animales como las estrellas de mar utilizan formas inusuales para escapar de los depredadores. En un acto llamado autotomía, las estrellas de mar se despojan de una o más de sus extremidades para huir de sus cazadores. La parte del cuerpo cortada y que se retuerce distrae al atacante, permitiendo que la estrella de mar se aleje. Con el tiempo, la estrella de mar puede incluso regenerar la extremidad perdida, volviendo a su vida habitual después de un roce con la muerte.
Este no es el único rasgo peculiar de estos animales. “El comportamiento alimentario de las estrellas de mar. [is] igualmente loco y raro”, dijo Mauricio Elphickfisiólogo y neurobiólogo de la Universidad Queen Mary de Londres. Estas criaturas rociarles el estómago a través de la boca, lo envuelve alrededor de la comida y se traga el estómago una vez que la comida se ha digerido.1 Hace unos años, cuando Elphick y Ana Tinocoun investigador postdoctoral en su laboratorio, estaban estudiando este aspecto del comportamiento de las estrellas de mar, observaron algo intrigante. La inyección de un neuropéptido asociado a la digestión en estrellas de mar provocó que algunos de los animales perdieran los brazos. Fascinados por esta observación, decidieron investigar si esta molécula desempeñaba un papel en la promoción de la autoamputación.
La investigación del equipo, publicada en Biología actualdescribe un neuropéptido, llamado proteína precursora de tipo sulfaquinina/colecistoquinina, o ArSK/CCK1, que regula el desprendimiento del brazo en la estrella de mar Asteria rubens.2 Este es el primer neuropéptido identificado como modulador de la autotomía en cualquier animal.
Muchos animales como lagartos, pulpos, cangrejos y estrellas de mar pueden dejar caer sus partes del cuerpo para escapar de los depredadores.3 Según Elphick, la autotomía es tan común en algunas especies que su equipo encuentra regularmente estrellas de mar a las que les falta uno o varios brazos cuando recolectan estas criaturas marinas en las playas. A pesar de la frecuencia de esta pérdida de extremidades, los investigadores no comprenden completamente los mecanismos y moléculas involucradas en la autotomía.
Ana Tinoco recogiendo ejemplares de la estrella de mar Asteria rubens Durante la marea baja cerca de Margate, Inglaterra, Reino Unido.
Ana Tinoco
Para aprovechar su observación inicial, los investigadores inyectaron el neuropéptido en la base de un brazo a más de 30 estrellas de mar. Descubrieron que cinco de los animales perdieron sus extremidades. Por el contrario, ninguno de los animales inyectados con agua mostró una respuesta similar.
Debido a que la inyección de ArSK/CCK1 no indujo la autotomía en todos los animales, los investigadores plantearon la hipótesis de que ésta no era la única molécula involucrada en la respuesta, dijo Elphick. “Es muy raro que un proceso complejo como la pérdida de un brazo esté controlado por una sola molécula”, añadió. “Tal vez en los animales [in which ArSK/CCK1] Si indujeron la autotomía, tal vez ya estaban en una especie de estado de estrés”, explicó.
Para probar esta hipótesis, el equipo estresó a la estrella de mar utilizando una abrazadera mecánica para ejercer presión sobre los brazos de la estrella de mar, imitando un ataque de una gaviota u otro depredador. Si bien la sujeción en la base del brazo resultó en autotomía en la mayoría de los animales, muy pocos animales perdieron sus extremidades cuando se sujetaron a mitad de camino.
Por el contrario, inyectar el neuropéptido en animales con los brazos sujetos a mitad de camino resultó en que casi el 85 por ciento de los animales perdieran las extremidades presionadas. Casi la mitad de los animales sometidos a una combinación de sujeción mecánica e inyecciones de ArSK/CCK1 también autotomizaron uno o más brazos.
Para investigar la relevancia fisiológica de este neuropéptido, los investigadores analizaron su expresión en la base del brazo donde se produce la autotomía. a. rubens. La microscopía reveló que las fibras nerviosas asociadas a los músculos en esta región expresaban el neuropéptido incluso cuando los animales no estaban sometidos a autotomía. De esta manera, el neuropéptido está listo para ser liberado cuando un estímulo apropiado desencadene su secreción, explicó Elphick.
Su grupo ha demostrado previamente que este neuropéptido induce contracciones musculares e inhibe la alimentación en a. rubens.4 Sin embargo, el equipo observó que la inyección de ArSK/CCK1 causaba constricción muscular incluso en animales que no se despojaron de los brazos, lo que sugiere que el neuropéptido puede promover la autotomía a través de mecanismos adicionales. Elphick especula que el neuropéptido puede estar involucrado en el ablandamiento y rotura de los tejidos en la base del brazo de la estrella de mar, lo cual es un paso importante en la autotomía.
Aunque inicialmente le sorprendió que este neuropéptido promoviera la autotomía, Elphick señaló que, en retrospectiva, es lógico que una molécula que deja de alimentarse también estimule la muda de los brazos, ya que las estrellas de mar a menudo son atacadas por depredadores a mitad de la comida.
“Es un estudio realmente hermoso”, dijo Emily Claereboudtbiólogo de equinodermos de la Universidad de Bergen. El mecanismo dual en el que los estímulos físicos y químicos se unen para causar la autotomía fue sorprendente e interesante, dijo. Los resultados proporcionan una comprensión más profunda de la autotomía, que es el primer paso hacia la regeneración. “Por lo tanto, comprender cómo se puede activar la autotomía puede ampliar el campo de la ciencia de la regeneración”.
Sin embargo, añadió, el estudio podría haber proporcionado una perspectiva un poco más filogenética. “Sería bueno tener una idea de cuán extendido está este péptido y sus receptores. [are].”
Elphick estuvo de acuerdo. Identificar las moléculas involucradas en la regeneración de las estrellas de mar puede proporcionar pistas sobre moléculas similares en los humanos, lo que eventualmente podría traducirse en una mejora de la regeneración de los tejidos, dijo. Pero ese sería un objetivo a largo plazo. Por ahora, está entusiasmado con los resultados. “Espero que esto inspire a otras personas a pensar en este proceso en otros animales y comenzar a investigar los mecanismos”.