Drosophila melanogaster
Ya en artículos anteriores del blog, se mencionó la sensibilidad al campo magnético de aves y peces, así como de la intervención de la proteína fotoactiva cryptochrome (CRY): Las truchas arcoiris tienen células sensibles al campo magnético y en ¿Es afectada la biología humana por campos magnéticos?
Esta información es revalidada en un estudio con moscas de la fruta (Drosophila melanogaster), dirigido por investigadores de las universidades de Manchester y Leicester, con el apoyo del Laboratorio Nacional de Física, ha sugerido que la capacidad del mundo animal para detectar un campo magnético puede estar más extendida de lo que se pensaba.
El artículo, publicado hace avances significativos en nuestra comprensión de cómo los animales perciben y responden a los campos magnéticos en su entorno.
Este nuevo conocimiento también podría permitir el desarrollo de nuevas herramientas de medición donde la actividad de las células biológicas, incluidas potencialmente las de los humanos, se puede estimular de forma selectiva mediante campos magnéticos.
El equipo muestra por primera vez que una molécula presente en todas las células vivas llamada Flavina Adenina Dinucleótido (o FAD para abreviar), puede, en cantidades suficientemente altas, impartir sensibilidad magnética en un sistema biológico.
Los científicos ya saben que especies como la mariposa monarca, la paloma, la tortuga y otros animales utilizan el campo magnético terrestre para navegar largas distancias.
Pero el descubrimiento podría significar que las moléculas biológicas necesarias para detectar los campos magnéticos están presentes, en mayor o menor medida, en todos los seres vivos.
El estudio fue financiado por el Consejo de Investigación de Biotecnología y Ciencias Biológicas.
El co-investigador principal y neurocientífico, el profesor Richard Baines de la Universidad de Manchester, dijo: “Se comprende bien cómo percibimos el mundo externo, desde la visión, el oído hasta el tacto, el gusto y el olfato. Pero, por el contrario, se desconoce qué animales pueden sentir y cómo responden a un campo magnético.»
«Este estudio ha logrado avances significativos en la comprensión de cómo los animales perciben y responden a los campos magnéticos externos, un campo muy activo y en disputa».
Para hacerlo, el equipo de investigación aprovechó la mosca de la fruta (Drosophila melanogaster) para manipular la expresión génica y probar sus ideas.
La mosca de la fruta, aunque muy diferente por fuera, contiene un sistema nervioso que funciona exactamente igual que el nuestro y ha sido utilizado en innumerables estudios como modelo para entender la biología humana.
La magnetorrecepción, como se llama a la sensibilidad al campo magnético, es mucho más difícil de detectar que los cinco sentidos más familiares de la vista, el olfato, el oído, el tacto y el gusto.
Y eso, dice el co-investigador principal y neurocientífico Dr. Adam Bradlaugh de la Universidad de Manchester, se debe a que un campo magnético transporta muy poca energía, a diferencia de los fotones de luz o las ondas de sonido utilizadas por los otros sentidos que, en comparación, tienen un gran impacto. .
Para evitar esto, la naturaleza ha explotado la física cuántica y el criptocromo, una proteína sensible a la luz que se encuentra en animales y plantas.
Los criptocromos (del griego κρυπτό χρώμα, «color oculto») son una clase de fotorreceptores de luz azul de plantas y animales. Constituyen una familia de flavoproteínas que regulan la germinación, elongación, fotoperiodicidad, y otras respuestas en las plantas superiores. Los criptocromos también están involucrados en el ritmo circadiano de plantas y animales, y en la detección de campos magnéticos en algunas especies.
Criptocromo 3 de Arabidopsis thaliana,mostrando los ligandos FAD (abajo adelante) y MHF (arriba atrás). Wikipedia
El Dr. Alex Jones, químico cuántico del Laboratorio Nacional de Física y también parte del equipo, dijo: “La absorción de luz por parte del criptocromo da como resultado el movimiento de un electrón dentro de la proteína que, debido a la física cuántica, puede generar una forma activa. de Cryptochrome que ocupa uno de dos estados. La presencia de un campo magnético impacta en las poblaciones relativas de los dos estados, lo que a su vez influye en la vida activa de esta proteína”.
El Dr. Bradlaugh dijo: ”Uno de nuestros hallazgos más sorprendentes, y que está en desacuerdo con la comprensión actual, es que las células continúan ‘detectando’ los campos magnéticos cuando solo está presente un fragmento muy pequeño de criptocromo.
“Eso demuestra que las células pueden, al menos en un laboratorio, detectar campos magnéticos de otras formas”.
Añadió: “Identificamos una posible ‘otra forma’ al mostrar que una molécula básica, presente en todas las células, puede, en cantidades suficientemente altas, impartir sensibilidad magnética sin que esté presente ninguna parte de los criptocromos».
«Esta molécula, el dinucleótido de flavina y adenina (o FAD para abreviar), es el sensor de luz que normalmente se une a los criptocromos para respaldar la magnetosensibilidad».
Los hallazgos, dicen los investigadores, son importantes porque comprender la maquinaria molecular que permite que una célula detecte un campo magnético nos brinda una mejor capacidad para apreciar cómo los factores ambientales (por ejemplo, el ruido electromagnético de las telecomunicaciones) pueden afectar a los animales que dependen de un sentido magnético para sobrevivir.
Los efectos del campo magnético en FAD en ausencia de Cryptochrome también brindan una pista sobre los orígenes evolutivos de la magnetorrecepción, ya que parece probable que Cryptochrome haya evolucionado para utilizar los efectos del campo magnético en este metabolito ubicuo y biológicamente antiguo.
El coautor principal, el profesor Ezio Rosato de la Universidad de Leicester, dijo:
“Este estudio, en última instancia, puede permitirnos apreciar mejor los efectos que la exposición al campo magnético podría tener en los humanos.
Además, debido a que FAD y otros componentes de estas máquinas moleculares se encuentran en muchas células, esta nueva comprensión puede abrir nuevas vías de investigación sobre el uso de campos magnéticos para manipular la activación de genes diana.»
“Eso se considera un santo grial como herramienta experimental y posiblemente eventualmente para uso clínico”.
El artículo ‘ Elementos esenciales de la magnetosensibilidad de pares radicales en Drosophila’ está disponible aquí https://www.nature.com/articles/s41586-023-05735-z
FUENTES:
https://www.nature.com/articles/s41586-023-05735-z
https://es.wikipedia.org/wiki/Criptocromo
dequehablamosahora blog 