La investigación, dirigida por científicos de la Universidad danesa de Aarhus, muestra que las partes internas de la retina de las aves sustituyen la falta de oxígeno produciendo energía anaeróbica (un sistema de producción de energía que el cuerpo usa para esfuerzos muy intensos y cortos).
Además, el estudio zanja antiguas suposiciones sobre una estructura misteriosa en el ojo (el pecten) que desde el siglo XVII desconcierta a los científicos.
La mayoría de los animales suministran oxígeno a sus tejidos nerviosos a través de las densas redes de diminutos vasos sanguíneos, algo esencial para las neuronas que tienen una demanda de energía excepcionalmente alta. El caso de la retina -una membrana del ojo que recibe las imágenes y las envía al cerebro- no es distinto, de hecho, consume más energía que cualquier otro tejido del organismo.
Pero en los pájaros, las retinas son avasculares, es decir, carecen de vasos sanguíneos pero cómo sobrevive la retina sin un suministro de sangre era un misterio. Descubrirlo ha sido un trabajo de ocho años cuyas conclusiones se publican este miércoles en Nature.
Todos los beneficios, en un solo lugar Descubrí donde te conviene comprar hoy
Durante siglos se creyó que una estructura llamada pecten ocular suministraba oxígeno a la retina pero, en 2020, el equipo midió la cantidad de oxígeno del pecten de las aves y descubrió que no suministra oxígeno a la retina.
Las mediciones mostraron que las capas internas de la retina funcionan sin oxígeno pero entonces ¿cómo obtiene la retina energía suficiente para funcionar?. Para responder a esa pregunta, mapearon la expresión de miles de genes en secciones delgadas de la retina para ver los caminos metabólicos específicos dentro del tejido.
"No estábamos mirando uno o dos genes, sino de 5.000 a 10.000 genes a la vez, cada uno mapeado en una ubicación precisa, algo así como un GPS molecular", explica Christian Damsgaard, primer autor del estudio y profesor asociado en la Universidad de Aarhus.
Los datos revelaron un patrón llamativo: los genes involucrados en la glucólisis anaeróbica -la descomposición del azúcar sin oxígeno- estaban altamente activos en las capas internas de la retina privadas de oxígeno.
Sin embargo, la glucólisis anaeróbica produce aproximadamente quince veces menos energía que el metabolismo basado en oxígeno por molécula de azúcar, entonces "¿cómo puede uno de los tejidos más voraces de energía en el cuerpo sobrevivir con un proceso tan ineficiente?", cuestiona Jens Randel Nyengaard, de Aarhus.
A través de estudios de imagen metabólica, los autores demostraron que la retina del ave absorbe glucosa a tasas mucho más altas que el resto del cerebro.
Al revisar los datos de transcriptómica espacial, identificaron una alta expresión de transportadores de glucosa y lactato en el pecten ocular y descubrieron que la estructura actúa como una puerta metabólica: entrega grandes cantidades de azúcar a la retina y elimina el lactato, un desecho del metabolismo anaeróbico, de vuelta al torrente sanguíneo.
"El pecten no es un proveedor de oxígeno. Es un sistema de transporte de combustible hacia adentro y residuos hacia afuera", resume Nyengaard.
El descubrimiento ha cambiado la comprensión de una estructura que ha sido malinterpretada durante siglos.
Los autores creen que evitar el oxígeno y los vasos sanguíneos en la retina probablemente confiere una ventaja óptica y mejora la nitidez visual, un rasgo que, tal y como sugieren las pruebas evolutivas, surgió de los dinosaurios y pasó a las aves modernas.
Aunque el estudio es una investigación básica, los autores señalan que los hallazgos pueden tener implicaciones más amplias.
"En condiciones como el accidente cerebrovascular, los tejidos humanos sufren porque se reduce el suministro de oxígeno y se acumula desecho metabólico", dice Nyengaard. "En la retina del ave, vemos un sistema que se enfrenta a la privación de oxígeno de una manera completamente diferente".
"La naturaleza ha resuelto un problema fisiológico en las aves que hace enfermar a los humanos. Creemos que comprender esta solución evolutiva pueda inspirar nuevas formas de pensar sobre por qué los tejidos fallan bajo la privación de oxígeno en la enfermedad, y cómo tales enfermedades pueden ser tratadas", concluye el investigador.