Dentro del huevo, el polluelo no puede ver nada. Está plegado contra el caparazón, ciego y sordo durante la mayor parte de su desarrollo, aislado del resplandor del desierto y del ruido de la colonia. Y, sin embargo, de alguna manera, en los últimos días antes de que estalle, está escuchando. Una canción rápida, aguda y tartamuda atraviesa el caparazón, repetida una y otra vez por el padre agachado encima de él. El polluelo no tiene forma de saber cómo es el mundo exterior. Pero la canción lo dice de todos modos: va a hacer calor.
Los pinzones cebra son aves adaptadas a las zonas áridas, nativas del árido interior de Australia, y tienen un hábito peculiar. Cuando la temperatura sube y un adulto en incubación comienza a jadear, produce lo que los investigadores llaman una “llamada de calor”, una vocalización rápida y aguda que puede mantener durante más de media hora seguida. Trabajos anteriores habían demostrado que los embriones expuestos a estas llamadas crecen en mejores condiciones para afrontar el calor. Lo que nadie había determinado era si la canción realmente estaba llegando y cambiando el cerebro mismo.
Un equipo dirigido por Julia George de la Universidad de Clemson se propuso encontrar el cambio. Mylene Mariette, entonces en la Universidad Deakin en Australia, reprodujo grabaciones de llamadas de celo a embriones en desarrollo durante los últimos días antes de la eclosión, como si los padres estuvieran charlando encima de ellos. Lo más importante es que los huevos se mantuvieron a unos cómodos 37,5°C en todo momento. Sin calor real. Sólo el rumor de ello.
Cómo llega el mensaje sigue siendo una cuestión abierta. “Aún no se ha probado cómo los embriones de pinzón cebra detectan las llamadas de calor, pero posiblemente podría implicar la detección de vibraciones u otros modos de detección, además de la audición”, dice Mariette. En esta etapa, es posible que los embriones ni siquiera escuchen de la manera que nosotros reconoceríamos, por lo que la señal podría llegar como un zumbido que se siente a través del hueso en lugar de un sonido que se escucha a través del oído.
Los genes que no se activaron
Justo antes de la eclosión, Mariette recogió muestras de cerebro y las envió, congeladas en hielo seco, al Centro del Genoma de la Universidad Queen Mary de Londres, donde Katy Palios las preparó para la secuenciación. Luego, Prakrit Subba, de regreso en Clemson, comenzó a trabajar para determinar qué genes en el hipotálamo de los polluelos, la región del cerebro que gobierna cómo el cuerpo maneja el sobrecalentamiento, habían sido activados o desactivados por las advertencias de los padres.
Aquí el estudio dio un giro que el equipo no esperaba. Habían asumido que las llamadas de calor activarían los genes hormonales, la maquinaria neuroendocrina por la que el hipotálamo es famoso, preparando el estrés y los sistemas metabólicos del polluelo para un mundo abrasador. Casi ninguno de ellos se movió. “Al principio fue decepcionante”, dice George.
En cambio, lo que había cambiado era un grupo de genes que se asociarían más fácilmente con los músculos que con el estado de ánimo. Los embriones expuestos a llamadas de calor mostraron una actividad notablemente menor en los genes que gobiernan la estructura celular y la contracción muscular, entre ellos el gen de la tropomiosina 1, una proteína caballo de batalla del aparato contráctil. Mirando más de cerca, los investigadores encontraron que estos genes reducidos se concentraban en un lugar muy particular: las células que recubren los pequeños vasos sanguíneos del hipotálamo, el músculo liso y las paredes de los vasos que en conjunto ayudan a controlar la barrera hematoencefálica. En el artículo, publicado en el Journal of Experimental Biology, la señal más fuerte en toda la red de genes corregulados se remonta precisamente a estas células vasculares, no a las neuronas en absoluto.
La lógica es bastante elegante, una vez que la ves. En un embrión normal, el músculo que envuelve los vasos sanguíneos del cerebro madura y se endurece hasta alcanzar su forma contráctil adulta. Rechazar esos genes parece mantener los vasos en un estado más joven y flexible, evitando ese endurecimiento. Un cerebro repleto de vasos flexibles puede presumiblemente ajustar su propio flujo sanguíneo de manera más ágil, y una circulación ágil es exactamente lo que se desea cuando una ola de calor amenaza con cocinar el órgano más sensible al calor que posee.
Una señal, no un horno.
El detalle que da peso al resultado es el de la temperatura. Debido a que los huevos nunca se calentaron, los cambios no se pueden descartar como si el calor simplemente dañara el tejido. “Sorprendentemente, las llamadas de celo producidas por los padres alteraron el desarrollo de su descendencia”, dice George. Un sonido por sí solo, sin estrés térmico detrás, fue suficiente para redirigir cómo se estaba construyendo una parte del cerebro. “En el hipotálamo, las llamadas de calor parecen actuar principalmente sobre los vasos sanguíneos en lugar de alterar las neuronas productoras de hormonas”, añade, lo cual es bastante importante dado lo mal que tiende a funcionar la circulación del cerebro bajo un golpe de calor.
Inevitablemente, hay un problema, y es el que cobra mayor importancia cada año. La advertencia de un padre sólo es útil si dice la verdad sobre el futuro. Un polluelo construido para el calor gracias a la fuerza del canto de su madre, que luego nació en medio de una ola de frío fuera de temporada, ha sido mal vendido. “Una combinación que puede fallar en climas que cambian rápidamente”, advierte George, y los pinzones cebra, que ya sufren un colapso reproductivo durante eventos de calor extremo, se encuentran justo en el camino de esa falla. El mismo pronóstico materno que ha servido a la especie durante milenios podría, a medida que el clima se tambalea, empezar a orientar mal a los polluelos.
Por ahora, el trabajo es una instantánea, un único momento captado el día antes de la eclosión, y aún está por demostrar si estos ajustes vasculares persisten en la vida adulta. Pero les brinda a los biólogos algo que tanto deseaban: una comprensión celular concreta de cómo un sonido, nada más, cruza una barrera tan sólida como una cáscara de huevo y ayuda a dar forma al cerebro que espera al otro lado.
DOI: 10.1242/jeb.252287
Preguntas frecuentes
¿Cómo puede reaccionar un pollito que todavía está dentro del huevo ante un sonido?
Ésa es una de las preguntas realmente abiertas aquí. Es posible que los embriones aún no oigan en el sentido normal, por lo que los investigadores sospechan que las llamadas de calor se registran en parte como una vibración que se siente a través del cuerpo en lugar de un sonido captado por el oído. Determinar la ruta exacta que toma la señal es una de las próximas cosas que el equipo quiere probar.
¿Por qué las llamadas de calor cambiaron los vasos sanguíneos en lugar de las hormonas?
Los investigadores esperaban que la maquinaria productora de hormonas del hipotálamo respondiera, y se sorprendieron cuando permaneció en gran medida silenciosa. En cambio, lo que se encendió fueron los genes que controlan el músculo que rodea los vasos sanguíneos del cerebro, manteniéndolos más jóvenes y flexibles. La circulación del cerebro es muy vulnerable al sobrecalentamiento, por lo que ajustar las tuberías puede ser una línea de defensa más directa que ajustar las hormonas.
¿Significa esto que los polluelos en realidad sufrieron sobrecalentamiento durante el experimento?
No, y ese es el quid de la cuestión. Los huevos se mantuvieron a una temperatura de incubación cómoda todo el tiempo, por lo que los cambios fueron provocados únicamente por el sonido de la llamada de advertencia, no por ningún calor real. Eso descarta la posibilidad de que el equipo simplemente estuviera sufriendo daños por calor.
¿Podría el cambio climático convertir esta útil advertencia en una responsabilidad?
Potencialmente, sí. El sistema sólo beneficia al polluelo si la señal de los padres pronostica con precisión el clima en el que nacerá, y los rápidos cambios climáticos podrían alterar esa coincidencia. Un polluelo preparado para el calor y luego enfrenta una ola de frío puede terminar peor, razón por la cual los investigadores señalan que los cambios climáticos son una preocupación real.
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