A pesar de tener un sentido del olfato mediocre, el ser humano se basa en él para realizar reconocimientos conscientes e inconscientes de su entorno. No obstante, hasta ahora, no se tenía una idea muy clara sobre cómo era posible que cada uno de los receptores del olor, situados en la nariz, se conectara únicamente con una neurona especializada en el cerebro.
Pero los investigadores de la Universidad de Pittsburgh School of Medicine han descubierto el mecanismo que subyace al fenómeno del olfato, que ha tenido intrigados a los investigadores durante décadas. En un artículo publicado en las Actas de la Academia Nacional de Ciencias, el equipo informa que, sorprendentemente, el mecanismo sigue un principio simple de la física llamado cooperatividad.
La inhalación de un aroma envía un torbellino de una mezcla compleja de moléculas de olor hacia la parte posterior de la nariz, donde se unen a receptores especializados que se encuentran en millones de neuronas olfativas. La activación de estos receptores envía señales de las neuronas olfativas al cerebro, donde se descifra el olor.
Las neuronas individuales tienen sólo un único tipo de receptor y, por tanto, únicamente reconocen moléculas de olor específicas. Sin embargo, los cientos de diferentes tipos de receptores olfativos se encuentran, o son expresados, en un número aproximadamente igual por toda la población de neuronas, lo que permite a una persona detectar una amplia variedad de olores, explicó el investigador principal, Ph.D. Jianhua Xing, profesor asociado de biología computacional y sistemas en la Pittsburgh School of Medicine, Richard Axel, de la Universidad de Columbia, y Linda Buck, ahora en el Centro de Investigación de Cáncer Fred Hutchinson, recibieron el Premio Nobel de Fisiología o Medicina 2004 por su descubrimiento de los receptores y realizar estas observaciones.
«Durante las últimas décadas, los neurocientíficos han estado tratando de descubrir cómo la naturaleza lleva a cabo estos dos objetivos: la selección de un, y sólo un, tipo de receptor olfativo por cada neurona, y al mismo tiempo garantizar que todos los tipos de receptores están representados en toda la población de las neuronas «, dijo el Dr. Xing.
Los misterios de cómo olemos han generado muchas observaciones experimentales acerca de cómo funcionan realmente los receptores olfativos. En el nuevo estudio, el Dr. Xing y sus compañeros utilizaron estos datos experimentales existentes para crear un modelo computacional de cómo la expresión de los receptores olfativos puede ser por un lado uniforme a través de una sola neurona, y sin embargo, muy diversa por toda la población de neuronas. Una vez hecho esto, utilizaron este modelo para predecir correctamente varios hallazgos adicionales que han sido demostrados por otros grupos de investigación, lo que demuestra que su modelo es válido.
Curiosamente, el modelo sugiere una regulación de triple vía de la expresión génica del receptor olfativo que sigue un principio de la física básica llamado cooperatividad, en el que los elementos de un sistema influyen en el comportamiento de unos y otros en lugar de funcionar de manera independiente. La cooperatividad puede explicar muchos fenómenos, como puede ser la transición entre los estados líquido y gaseoso, por qué el aceite y el agua no se mezclan e incluso otros procesos biológicos tales como la forma en la que se pliega una proteína.
«Nos sorprende cómo ha resuelto la naturaleza este proceso de ingeniería aparentemente intimidatorio de la expresión de los receptores olfativos de una manera tan simple», dijo el Dr. Xing.
Los resultados abren el camino a nuevas predicciones sobre cómo funcionan los receptores olfativos que se pueden probar en futuros experimentos, y cuyos resultados ayudarán al equipo a perfeccionar su modelo y hacer aún más predicciones.
