Los científicos descubren un neuropéptido que refleja el estado actual del entorno social de un pez
Los investigadores han descubierto una molécula cerebral que funciona como un "termómetro" ante la presencia de otros individuos en el entorno de un animal. El pez cebra 'siente' la presencia de otros a través de la mecanosensación y los movimientos del agua, lo que activa la hormona cerebral.
¿Te has preguntado recientemente cómo pueden afectar tu cerebro el distanciamiento social y el autoaislamiento? Un equipo de investigación internacional dirigido por Erin Schuman del Instituto Max Planck para la Investigación del Cerebro descubrió una molécula cerebral que funciona como un "termómetro" ante la presencia de otros individuos en el entorno de un animal. El pez cebra "siente" la presencia de otros a través de la mecanosensibilidad y los movimientos del agua, lo que activa la hormona cerebral.
Las diversas condiciones sociales pueden provocar cambios duraderos en el comportamiento de los animales. El aislamiento social, por ejemplo, puede tener devastadores efectos en los seres humanos y otros animales, incluido el pez cebra. Sin embargo, no se comprenden bien los sistemas cerebrales que perciben el entorno social.
Para investigar si los genes neuronales responden a dramáticos cambios en el entorno social, el estudiante de posgrado, Lukas Anneser, y sus colegas criaron peces cebra solos o con sus parientes durante diferentes períodos de tiempo. Los científicos utilizaron la secuenciación de ARN para medir los niveles de expresión de miles de genes neuronales.
Seguimiento de la densidad social
"Encontramos un cambio constante en la expresión de un puñado de genes en peces que se criaron en aislamiento social. Uno de ellos fue la hormona paratiroidea 2 (pth2), que codifica un péptido relativamente desconocido en el cerebro. Curiosamente, la expresión de pth2 rastreó no solo la presencia de otros, sino también su densidad. Sorprendentemente, cuando se aisló al pez cebra, la pth2 desapareció en el cerebro, pero sus niveles de expresión aumentaron rápidamente, como la lectura de un termómetro, cuando se agregaron otros peces al tanque", explica Anneser.
Emocionados por este descubrimiento, los científicos probaron si los efectos del aislamiento podrían revertirse colocando a los peces previamente aislados en un entorno social. "Después de solo 30 minutos nadando con sus familiares, hubo una recuperación significativa de los niveles de pth2. Después de 12 horas con parientes, los niveles de pth2 eran indistinguibles de los observados en animales criados socialmente", dice Anneser.
"Esta regulación realmente fuerte y rápida fue inesperada e indicó un vínculo muy estrecho entre la expresión génica y el medio ambiente".
Entonces, ¿qué modalidad sensorial usan los animales para detectar a otros e impulsar cambios en la expresión genética? "Resultó que la modalidad sensorial que controla la expresión de pth2 no era la visión, el gusto ni el olfato, sino más bien mecanosensación: en realidad 'sintieron' los movimientos físicos de los peces vecinos que nadaban", explica Schuman.
Imagen: Los niveles de expresión del neuropéptido Pth2 en el cerebro del pez cebra rastrean la presencia y densidad de otros en el medio ambiente. © Instituto Max Planck de Investigación del Cerebro / J. Kuhl
Detectar los movimientos del agua
Los peces perciben el movimiento ("mecano-sentido") en sus inmediaciones a través de un órgano sensorial llamado línea lateral. Para probar el papel de la mecanosensibilidad en la conducción de la expresión de pth2, el equipo extirpó las células mecanosensibles dentro de la línea lateral del pez. En animales previamente aislados, la ablación de las células de la línea lateral impidió el rescate de la neurohormona que habitualmente era inducida por la presencia de otros peces.
Así como los humanos somos sensibles al tacto, el pez cebra parece estar específicamente sintonizado con el movimiento de natación de otros peces. Los científicos vieron cambios en los niveles de pth2 causados por los movimientos del agua provocados por congéneres en el tanque.
"Las larvas de pez cebra nadan en episodios cortos. Imitamos esta estimulación del agua programando un motor para crear movimientos artificiales de peces. Curiosamente, en peces previamente aislados, los movimientos artificiales rescataron los niveles de pth2 al igual que los peces vecinos reales", explica Anneser.
"Nuestros datos indican un sorprendente papel para un neuropéptido relativamente inexplorado, Pth2: rastrea y responde a la densidad de población del entorno social de un animal. Está claro que la presencia de otros puede tener dramáticas consecuencias en el acceso de un animal a los recursos y su supervivencia final - por lo tanto, es probable que esta neurohormonia regule el cerebro social y las redes conductuales", concluye Schuman.
La investigación fue publicada en Nature: The neuropeptide Pth2 dynamically senses others via mechanosensation
