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Sin ojos pero no ciegas: las lombrices sensibles a la luz proporcionan un nuevo instrumento para el estudio de la visión y las enfermedades de los ojos, descubren los biólogos de la U. M.

ANN ARBOR, Michigan.— Las pequeñas lombrices sin ojos C. elegans, uno de los animales más usados en la investigación biológica, puede detectar los resplandores de luz y responder a ellos escurriéndose rápidamente, han descubierto un biólogo de la U. M. y sus colegas.

El descubrimiento podría llevar a un papel más amplio en la investigación para la C. elegans, que ya es uno de los principales organismos modelo de la biología, dijo Shawn Xu, profesor asistente de investigación en el Instituto de Ciencias de la Vida de la Universidad de Michigan.

“Aunque este animal carece de los órganos especializados sensibles a la luz que llamamos ojos, aún puede ver la luz”, dijo Xu, quien es también profesor de fisiología molecular e interactiva en la Escuela de Medicina.

“Ahora tenemos un nuevo modelo que puede usarse para estudiar los elementos de construcción del sistema visual y las causas de las enfermedades de los ojos en los humanos”, dijo.

Los investigadores han presumido por mucho tiempo que esta lombriz de tierra, que es aproximadamente del tamaño de esta coma, carece totalmente de cualquier sistema visual. Después de todo no tiene ojos y se pasa toda su vida en la oscuridad de manera que ¿para qué necesitaría la visión?

Xu sospecha que el primitivo sistema visual de la lombriz cumple una función de protección. Le indica a la lombriz cuando se aproxima a la superficie, y le permite evitar el daño de la luz del sol. La radiación ultravioleta A de la luz del sol es dañina para las lombrices C. elegans, y la exposición prolongada a ella las mata.

“Pero si ven la luz y no les gusta, la luz las ahuyenta de retorno a un ambiente oscuro”, dijo Xu. Los nuevos descubrimientos acerca de la C. elegans sugieren que otros animales sin ojos que viven en ambientes oscuros, tales como el suelo o en cavernas, también pueden percibir la luz, añadió.

Xu y sus colegas encontraron que los humanos y la C. elegans recurren a muchas de las mismas reacciones químicas para convertir la energía de la luz en señales eléctricas, un proceso llamado fototransducción. Esto significa que la lombriz puede usarse para estudiar los componentes que construyen la visión humana, al igual que la forma en que el trastorno en la senda de la fototransducción puede conducir a enfermedades de los ojos.

Los hallazgos del equipo de Xu se publicarán en Internet el 6 de julio en la revista Nature Neuroscience. Los co-autores del artículo son Alex Ward y Jie Liu del Instituto de Ciencias de la Vida.

Además de demostrar que la C. elegans puede detectar y responder a los resplandores de luz, el equipo de Xu indica que el primitivo sistema de sensibilidad a la luz de la lombriz tiene las propiedades del ojo primordial propuesto por Charles Darwin en el “El origen de las especies”.

El ojo es una de las estructuras más complejas en la naturaleza, y su diseño varía enormemente en todo el reino animal. El ojo compuesto de la mosca de la fruta, hecho de 800 miniojos vinculados, por ejemplo, en nada se parece al ojo humano de un solo lente.

La evolución del ojo ha sido sujeto de amplios estudios, y los investigadores se dividen en dos campos. Un grupo sostiene que dado que los ojos de los animales son tan diversos, la naturaleza debe haber intentado múltiples sistemas visuales a lo largo de la historia de la evolución.

Los científicos en el otro campo sospechan que todos los ojos modernos evolucionaron de un prototipo único. En 1859, Darwin propuso la idea de un ojo primordial que contenía sólo dos células: un foto receptor sensible a las dos y una célula de pigmento que escudaba el foto receptor, lo cual permitiría que el organismo determinara la dirección de la fuente de los.

C. elegans posee el foto receptor es pero carece de células de pigmento. Sin embargo el suelo puede sustituir las células de pigmento faltantes: la tierra intimide que la luz y a los foto receptores, excepto cuando el gusano se acerca a la superficie.

“Lo que sugerimos es que las células foto receptoras que hemos descubierto en la C. elegans se parecen al ojo primitivo de Darwin– el prototipo de todos los sistemas visuales– y que este sistema se ha preservado en el curso de varios cientos de millones de años de evolución”, dijo Xu.

Desde la década de 1970 la lombriz C. elegans se ha usado para estudiar el control genético del desarrollo animal, como asimismo la fisiología sensorial. Dado que es uno de los organismos más simples con un sistema nervioso (302 células nerviosas frente a 100.000 millones en el cerebro humano), se le usa ampliamente para investigar los mecanismos neurales que sustentan varios comportamientos.

En sus experimentos Xu y sus colegas dirigieron un haz de luz estrechamente enfocado a las cabezas o las colas de lombrices C. elegans bajo un microscopio. Cuando los pulsos de luz tocaron la cabeza de una lombriz que se mueve hacia delante, el animal se detuvo y cambió de curso. Cuando la luz se apuntó a la cola de una lombriz que se movía hacia atrás cambió de curso y empezó a moverse hacia delante.

Los científicos llaman este tipo de respuesta que evitará el uso una foto taxis negativa. La respuesta más fuerte se observó cuando se usó una luz ultravioleta A, el componente de la luz solar responsable por el bronce o en la piel humana.

“Nos sorprendió mucho descubrir que este gusano de un milímetro de largo pueda sentir la luz y responda a ella. Todos pensábamos que estas lombrices debían ser insensibles a la luz”, dijo Liu, un investigador del Instituto de Ciencias de la Vida.

El equipo de Xu empleo rayos láser para desactivar varios tipos de células nerviosas en las lombrices. Luego las lombrices fueron expuestas a la luz ultravioleta A y se observó sus respuestas.

Al determinar cuáles células nerviosas se requerían para obtener una respuesta de evasión de la luz, los científicos pudieron identificar cuatro tipos de células nerviosas como posibles foto receptores: ASJ, AWB, ASK y ASH. También podrían estar involucrados otros tipos de células.

Los científicos han sabido por muchos años que el rudimentario sistema nervioso de la C. elegans proporciona a la lombriz los sentidos del tacto, gusto y olfato. Hace dos años el laboratorio de Xu, que estudia la C. elegans a tiempo completo, informó en la revista Nature que esos gusanos poseen un cuarto sentido, una percepción de la postura del cuerpo conocida como propriocepción.

“Ahora hemos agregado un quinto sentido. la capacidad de percibir las dos”, dijo Xu.

Los fondos para este trabajo los proporcionaron los Institutos Nacionales de Saludo y el Programa Pew Scholars.

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