ANN ARBOR, Michigan.— Cuando los animales o las personas se ven en situaciones amenazantes tales como el combate o el ataque de un predador, el cuerpo libera hormonas de estrés que ayudan a preparar el organismo para defenderse o para escapar rápidamente del peligro, en la llamada respuesta de huída o lucha.
Ahora los investigadores de la Universidad de Michigan han demostrado, por primera vez, que las hormonas del estrés también son responsables por alteraciones en la forma del cuerpo de los animales en desarrollo, en este caso los humildes renacuajos, de manera que estén mejor equipados para sobrevivir los ataques de los predadores.
Mediante una serie de experimentos realizados en el terreno y en el laboratorio los investigadores de la UM demostraron que la exposición prolongada a una hormona del estrés permitió que los renacuajos aumentaran el tamaño de sus colas lo cual mejoró su capacidad para evitar los ataques letales de los predadores.
“Ésta es la primera demostración clara de que una hormona de estrés producida por el animal puede, de hecho, causar cambios morfológicos, un cambio en la forma del cuerpo que mejora su supervivencia en la presencia de predadores letales. Es una respuesta de supervivencia”, dijo Robert Denver, profesor de biología molecular, celular y de desarrollo, y de ecología y biología evolucionaria.
Las sorprendentes conclusiones del equipo se detallan en un artículo que publicará el Internet el 5 de marzo la revista Proceedings of the Royal Society B. La primera autora del artículo es Jessica Middlemis Maher, una ex estudiante de doctorado de la UM que ahora trabaja en la Universidad estatal de Michigan y quien condujo el trabajo para su disertación.
Los científicos han sabido por mucho tiempo que los cambios ambientales pueden incitar a que los animales y las plantas alteren su morfología y fisiología como, asimismo, los tiempos de las etapas en su desarrollo. Por ejemplo, los renacuajos pueden acelerar su metamorfosis en ranas como respuesta a la sequía en un estanque, una alta densidad de predadores o la falta de comida.
El término “plasticidad fenotípica” se usa para describir las modificaciones de los animales y las plantas en respuesta a un cambio en el ambiente.
“Ha habido mucho interés en la plasticidad fenotípica entre los biólogos del desarrollo y los ecólogos evolucionarios por más de setenta años, pero poca atención se ha dado, relativamente, a los mecanismos por los cuales la señal ambiental se traduce en una respuesta funcional”, dijo Denver. “Sabemos, por ejemplo, que los renacuajos pueden cambiar la forma de su cuerpo en respuesta al peligro de los predadores. Pero hasta ahora nadie conocía los mecanismos fisiológicos básicos que median en esa respuesta. Ésta es la novedad en este estudio”.
El estudio involucró renacuajos de la rana de la madera (Lithobates sylvaticus) y la hormona del estrés corticosterona, que es similar a la hormona del estrés humana cortisol. Los renacuajos fueron recolectados de est4antes en la Reserva E.S. George, de la UM, en Pinckney, Michigan, al noroeste de Ann Arbor.
Algunos de los renacuajos fueron criados en tanques en la reserva. Se colocaron larvas de libélulas (Anoseptera), predadores conocidos de los renacuajos, en pequeñas jaulas adentro de los tanques y se les alimentó con renacuajos vivos. Cuando fueron atacados los renacuajos liberaron señales químicas, llamadas feromonas y que se difunden por el agua, para alertar a otros renacuajos sobre la presencia de los predadores. Los investigadores encontraron que los renacuajos expuestos repetidamente a la feromona de alarma a lo largo de varios días mostraban niveles elevados de corticosterona en todo el cuerpo.
En el laboratorio otros renacuajos fueron expuestos a la feromona de alarma, a la corticosterona, o a un químico que bloquea la síntesis de la hormona del estrés. En el curso de varios días los renacuajos tratados con la reromina del estrés o la hormona del estrés desarrollaron colas más profundas y troncos más cortos que los animales de control, en tanto que los renacuajos tratados con la feromona y el inhibidor de la hormona tenían colas más superficiales y troncos más largos que los expuestos solo a la feromona.
“Un descubrimiento clave fue la demostración de que puede eliminarse el efecto de la feromona de alarma en la forma del cuerpo del renacuajo bloqueando la producción de la hormona de estrés”, dijo Denver. “Si uno bloquea la producción de hormona del animal y eso inhibe el cambio en el tamaño de la cola, ése es un argumento firme en el sentido de que la producción de la corticosterona es fisiológicamente importante para el cambio morfológico”.
En otro experimento se colocaron las colas de renacuajo en una probeta que contenía corticosterona. En el curso de varios días las colas crecieron más largas, lo cual indica que la hormona actuó directamente para hacer que la cola creciera.
“La acción de la hormona del estrés en la cola para hacerla crecer fue inesperada porque en los vertebrados adultos, incluidos los humanos, la exposición prolongada a las hormonas del estrés típicamente inhibe el crecimiento de tejidos”, señaló Denver. “En los humanos el estrés crónico causa el deterioro de los músculos”.
En otro conjunto de experimentos se colocaron los renacuajos con colas normales y los renacuajos con colas más largas producidas por la exposición a la corticosterona o la feromona de alarma en tanque que contenían larvas de libélula no enjauladas, a las cuales se les permitió que atacaran a los renacuajos. Los renacuajos con colas más latas tuvieron una tasa más alta de supervivencia que sus vecinos de cola más corta.
El tercer autor del artículo en Proceedings of the Royal Society B es Earl Werner, director de la Reserva E. E. George y profesor en el Departamento de Ecología y Biología Evolucionaria de la UM.
Todos los experimentos se condujeron de acuerdo con las recomendaciones del Comité Universitario sobre el uso y Cuidado de Animales en la Universidad de Michigan. El trabajo tuvo el apoyo del Departamento de Ecología y Biología Evolucionaria de la UM y varias concesiones de la Fundación Nacional de Ciencias de Estados Unidos.
