Los gusanos también tienen ambivalencia adolescente

Los gusanos también tienen ambivalencia adolescente

Los científicos de Salk descubren que los cambios neurológicos marcan la transición de un adolescente ambivalente a un adulto capaz en el ascáride

LA JOLLA—Cualquiera que haya permitido que un niño “ayude” con un proyecto aprende rápidamente que los niños, sin importar cuán inteligentes o ansiosos sean, son menos competentes que los adultos. Los adolescentes son más capaces, pero, como saben todos los padres, los adolescentes pueden ser erráticos y poco confiables. Y no es solo en humanos; Se observan diferencias obvias en el comportamiento y la capacidad entre juveniles y adultos en todo el reino animal.

Ahora, los científicos del Instituto Salk que estudian los gusanos redondos sugieren que, tanto en los gusanos como en los humanos, los cerebros de los adolescentes maduran hasta convertirse en cerebros adultos estables al cambiar las células cerebrales que usan para generar el comportamiento. Los cerebros de gusanos adolescentes impulsan un comportamiento insípido que les permite mantenerse flexibles en un mundo incierto, mientras que los cerebros de gusanos adultos impulsan un comportamiento eficiente. El descubrimiento proporciona información sobre los impulsores subyacentes de desarrollo neurológico que podría ayudar a comprender mejor el cerebro humano y la enfermedad.

“Nuestra investigación muestra que, a pesar de tener exactamente los mismos genes y neuronas que los adultos, los gusanos redondos adolescentes tienen preferencias y habilidades de búsqueda de alimentos completamente diferentes”, dice. Sreekanth Chalasani, profesor asociado en el Laboratorio de Neurobiología Molecular de Salk y autor principal del artículo publicado en eNeuro en enero de 2017. “Es en la edad adulta cuando finalmente vemos que los gusanos se vuelven más eficientes y competentes para encontrar comida”.

el microscópico Caenorhabditis elegans El gusano puede parecer una extraña fuente de información sobre el desarrollo del cerebro humano. Con solo 302 neuronas frente a los casi 100 mil millones de humanos, C. elegans es un organismo mucho más simple pero su circuito neurológico básico tiene muchas similitudes con el nuestro. Y, dado que los científicos ya han mapeado anatómica y funcionalmente las neuronas de los gusanos redondos adultos, pueden realizar fácilmente experimentos y rastrear circuitos neuronales en C. elegans tareas que no son posibles en humanos, arrojando información valiosa sobre ambas especies.

Por ejemplo, tanto los gusanos como las personas responden al olor del químico diacetilo, conocido por los humanos como "olor a palomitas de maíz con mantequilla", que está presente en varios alimentos, incluidos los del C. elegans dieta. De hecho, los gusanos tienen un par de neuronas llamadas AWA dedicadas a detectarlo. Para observar la variación de comportamiento entre gusanos adultos y adolescentes, el equipo de Salk colocó a los animales en el centro de un plato con una gota de diacetilo en un lado y un olor neutro en el otro. Luego, en una serie de ensayos durante varios días, caracterizaron los caminos que tomaron los gusanos.

Lo que vieron los científicos los sorprendió: los gusanos adolescentes serpenteaban y se tomaban su tiempo para llegar al diacetilo, si es que llegaban; los gusanos adultos se dirigieron directamente hacia él.

"Es como si los gusanos más jóvenes fueran adolescentes angustiados", dice Laura Hale, investigadora colaboradora de Salk y primera autora del artículo. "Al observar su comportamiento, es como si dijeran: 'Sí, sé que se supone que debo ir allí, pero no tengo ganas'".

Cuando los científicos probaron otros olores conocidos por ser atractivos para los adultos, las preferencias de los adolescentes variaron ampliamente. Pero respondieron con la misma presteza que los adultos al alejarse de un olor repelente, lo que demuestra que los sentidos de los adolescentes no están afectados, simplemente son diferentes a los de los adultos.

Para comprender lo que podría estar sucediendo neurológicamente, el equipo utilizó técnicas moleculares para hacer que las neuronas emitieran fluorescencia cuando se activaban con olores específicos. Mientras los gusanos adultos y adolescentes se mantenían suavemente en trampas hechas a medida bajo microscopios, los olores flotaban sobre sus narices para ver qué neuronas olfativas se activaban. Para los adolescentes, el par de neuronas AWA se disparó únicamente en respuesta a altas concentraciones de diacetilo. Pero en adultos, AWA disparó en presencia de concentraciones más sutiles de diacetilo. Más sorprendentemente, otras tres neuronas emparejadas llamadas AWB, ASK y AWC también se activaron en adultos, lo que indica una respuesta más compleja al estímulo. Cuando el equipo bloqueó los tres pares de neuronas secundarias y realizó el experimento nuevamente, los adultos comenzaron a comportarse como adolescentes hacia el diacetilo, lo que sugiere que el comportamiento de los adultos es el resultado de combinaciones de entradas neuronales.

El equipo de Salk cree que las amplias preferencias de los adolescentes les otorgan una flexibilidad evolutiva en un mundo incierto. Si ya tienen una fuerte preferencia por el diacetilo, pero faltan fuentes de ese alimento en su entorno, se morirán de hambre, mientras que si están interesados ​​en muchos alimentos diferentes, pueden ajustar sus gustos a lo que está disponible. Los adultos, habiendo aprendido qué alimentos están disponibles, pueden darse el lujo de ser más selectivos y son más eficientes en la búsqueda de determinados alimentos.

“Estos resultados respaldan la idea de que la evolución funciona haciendo que un plástico juvenil aprenda muchas cosas; luego hacer que un adulto se sintonice para aprovechar ese aprendizaje”, dice Chalasani. "En lugar de simplemente ser rebeldes, los adolescentes, tanto humanos como gusanos, pueden mantenerse flexibles para adaptarse a un mundo impredecible".

Los otros autores del artículo incluyeron a Eudoria S. Lee del Salk Institute, y Alexandros K. Pantazis y Nikos Chronis del Universidad de Michigan.

El trabajo fue financiado por la Fundación Whitehall, la Fundación March of Dimes y del Los Institutos Nacionales de Salud.