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¿A qué se debe la buena visión nocturna de algunos animales?

De seguro todos hemos visto como brillan los ojos de los gatos en las noches, tal como si fueran dos potentes reflectores. Lo mismo ocurre con los ojos de las hienas, leones y ciervos, en una cálida noche en la sabada africana, cuando se los ve a través de una cámara de visión nocturna. Científicos de la Universidad Ludwig-Maximilians de Múnich descubrieron que esto se debe a un arreglo inusual de la cromatina en el núcleo de las células de tipo bastón de la rétina.

La cromatina básicamente es todo lo que hay dentro del núcleo de las células, es decir, el ADN junto a las proteínas que se encargan de empaquetarlo para formar los cromosomas. Se puede hallar de dos formas: una altamente condensada e inactiva llamada heterocromatina y otra más dispersa y activa llamada eucromatina.

Se dice que la heterocromatina está inactiva porque el ADN, al estar súper enrollado y apiñado, no puede ser transcrito y los genes ahí presentes no llegan a expresarse. Además, debido a su alto grado de condensación, se pueden teñir y observar fácilmente a través del microscopio.

En condiciones normales, la heterocromatina se encuentra hacia la parte periférica del núcleo y la eucromatina se encuentra hacia la parte central donde tienen un rápido acceso a la maquinaria celular encargada de la transcripción de ADN a ARN. Sin embargo, cuando los científicos alemanes investigaban la función de ciertos genes en las células tipo bastón de la retina de ratones, observaron que el arreglo de la cromatina se daba de manera inversa.

 En azul, la heterocromatina ubicada en el centro del núcleo de las células tipo bastón de la retina.

Este hallazgo los dejó desconcertados, por ello empezaron a investigar si este patrón se repetía en las retinas de otras especies de mamíferos. Después de examinar docenas de animales se dieron con la sorpresa que lo mismo ocurría en gatos, ratas, zarigüeyas, conejos, entre otros, todos ellos animales de vida nocturna. Además, el arreglo inverso de la cromatina (eucromatina en la periferia y heterocromatina en el centro del núcleo celular) solo se daba en la noche —durante el día mantenían el arreglo normal— por lo que esto suponía algún tipo de ventaja en la visión nocturna de estos animales.

Para comprender mejor sus resultados, los investigadores alemanes recurrieron al biofísico Jochen Guck de la Universidad de Cambridge quien, usando un modelo computacional, estudió el efecto de la disposición de la heterocromatina en el núcleo de los bastones.

Los experimentos mostraron que al poner la heterocromatina en el centro del núcleo (el arreglo inverso hallado en los animales nocturnos), el índice de refractividad del núcleo auemntaba considerablemente, lo que reducía la velocidad de los fotones de la luz cuando atravesaban la retina. Esto crea una lente que enfoca la luz hacia el centro de las células tipo bastón, actuando como si fuera una fibra óptica.

Simulaciones de la disposición de la heterocromatina en el núcleo de las células tipo bastón. B1: Heterocromatina dispersa. B2: Heterocromatina en la periferia. B3: Heterocromatina en el centro (arreglo inverso).

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. 

Referencia:

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

Este artículo fue publicado originalmente el 20 de abril de 2009.

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