El olfato en las moscas

En el aire hay disueltas millones de sustancias que dan origen a los olores que percibimos. La naturaleza siempre no ha prodigado con aromas agradables y la mayoría de las flores, la madera o los cítricos, exhalan sus olores característicos pero también hay olores desagradables, como los que desprenden los cuerpos en descomposición o los excrementos.

 

Aunque les suene a aquello de Ripley “aunque usted no lo crea”, la nómina de los animales con mejor olfato la puntean los elefantes, que tiene casi cinco veces más receptores olfativos que el ser humano, que la rata, la vaca, el caballo o los tiburones. En este listado también tenemos que incluir a las moscas y ya les explicaré por qué. En febrero de este año, decíamos en este blog que Mejía Godoy decía que eran “los perjúmenes” los que nos sulibeyan (https://bit.ly/3HBx4cl), pero lo cierto es que antes nos bastaba el aroma para saber que un café era “Imperial” o “Fama de América”; ahora ya expropiadas las cafetaleras, nos queda tan solo su aromático y grato recuerdo.

 

El descubrimiento de los receptores olfativos se produjo hace casi 20 años, en 1991. Sin embargo, desde entonces se ha avanzado poco en la identificación de los genes involucrados en estos procesos. Los receptores olfativos (OR) están distribuidos por toda la cavidad nasal, principalmente en las células olfativas. Cada neurona expresa sólo un tipo de receptor y, por tanto, toda la población de neuronas responde a un determinado odorante. En los mamíferos, estos receptores se expresan exclusivamente en el epitelio olfativo, donde se unen a odorantes específicos y desencadenan la liberación de neurotransmisores como la acetilcolina y la dopamina, que median la percepción del olor.

El olfato de las moscas está muy desarrollado, y les permite detectar compuestos volátiles a grandes distancias sin gastar tiempo ni energía hasta la fuente odorífera. No es la nariz prodigiosa lo que usan las moscas ya que sus receptores de aromas se encuentran localizados en las antenas, en donde hay unas neuronas que son receptoras olfatorias capaces de captar las moléculas que forman los olores. Estas conexiones explican, entre otras cosas, por qué las moscas se cepillan de forma meticulosa y regular sus antenas, como una forma de evitar que haya sustancias que puedan dificultar la recepción olfativa.

 

Hoy día sabemos que las moscas son capaces de diferenciar centenares de compuestos orgánicos volátiles a concentraciones muy bajas pudiendo, además, diferenciar olores químicamente muy similares. Una vez que han sido identificados las neuronas receptoras de las moscas generan una señal eléctrica específica que es enviada, a lo largo de un axón neuronal, hasta el centro olfativo primario del cerebro de la mosca (el lóbulo antenal). En este lóbulo hay dos clases de neuronas, unas que son, primariamente excitatorias y otras que son inhibidoras. Desde allí la información se envía hasta la zona cerebral que se encarga de regular el aprendizaje de las respuestas a los olores y a las regiones responsables de dar respuestas innatas a los olores.

En los excrementos hay cuatro sustancias responsables del mal olor: indol, cadaverina, putrescina y escatol, los cuales se producen a partir de la fermentación pútrida. El indol se origina a partir de la degradación metabólica del triptófano, un proceso que es llevado a cabo por algunas bacterias (Bacterium linens y Clostridium sporogens) que poseen enzimas capaces de hidrolizar y desaminar el triptófano (triptofanasas). La cadaverina es un líquido incoloro que en contacto con el aire húmedo despide vapor y un olor fétido. Es un metabolito que se origina a partir de la descomposición de otro aminoácido, la lisina. Por último, el escatol se produce a partir de la disgregación de la hemoglobina, la proteína que se encarga de transportar el oxígeno en la sangre. Químicamente el escatol es similar al indol y contribuye al olor inconfundible de los gases intestinales.

 

Pues bien, las moscas sienten una atracción incontrolable hacia el escatol, ya que les ayuda, como si de un GPS se tratase, a localizar los excrementos, el lugar en el que depositarán sus huevos. En general las moscas no suelen construir nidos, es decir, no edifican estructuras para reproducirse, sino que ponen sus huevos en lugares estratégicos, que puedan ser utilizados por sus larvas como alimento.

 

En los mamíferos, estos receptores se expresan exclusivamente en el epitelio olfativo, y es en la nariz donde se unen a odorantes específicos y desencadenan la liberación de neurotransmisores como la acetilcolina y la dopamina, que median la percepción del olor. Además de estar implicados en la detección de los olores, los ORs desempeñan un papel en la regulación de la actividad de las neuronas sensoriales. 

 

Los ORs son una familia de receptores acoplados a proteínas G que detectan los odorantes e inician la cascada de transducción de señales en el cerebro. Los OR se expresan en los cilios de las neuronas sensoriales olfativas situadas en la cavidad nasal y se unen a la membrana que se encuentran en la superficie de las neuronas sensoriales olfativas (OSN). Las OSN son neuronas especializadas que se encuentran en la mucosa olfativa, que recubre el tracto respiratorio superior. Cada receptor está codificado por un gen, que produce un único receptor funcional (una proteína) compuesta por 7 dominios transmembrana.

 

Los receptores se dividen en dos grupos basados en la homología de la secuencia: Clase I: tienen siete dominios transmembrana y son los responsables de detectar los olores volátiles, y Clase II: contienen ocho o más dominios transmembrana. Se cree que estos receptores están implicados en la detección de odorantes no volátiles. Cada ser humano contiene aproximadamente 100 millones de neuronas sensoriales olfativas que se localizan en dos regiones distintas: el epitelio olfativo principal y el órgano vomeronasal. La región del epitelio olfativo principal consta de tres capas: la capa basal, la capa sustentacular y la capa apical. La capa basal contiene células madre que dan lugar a nuevos OSN durante la edad adulta.

 

Cuando un odorante entra en la cavidad nasal, interactúa con los OR, desencadenando una reacción en cadena que conduce a la activación de moléculas de segundo mensajero en el interior de la Neurona Sensorial Olfativa (OSN), también llamada Neurona Receptora Olfativa (ORN). Esto desencadena la apertura de los canales iónicos, permitiendo que los iones de sodio entren en la célula. Como resultado, el potencial eléctrico de la OSN aumenta, haciendo que las fibras nerviosas disparen potenciales de acción.

 

Se estima que hay entre 1.000 y 2.500 genes ORs en los seres humanos que nos hace capaces de distinguir hasta 1 billón de olores distintos. Estos genes codifican proteínas que actúan como interruptores moleculares que transmiten mensajes químicos a través de las membranas celulares. La diversidad genética reside en nuestro ADN, es decir, en la información que se encuentra codificada en nuestra secuencia del genoma. Cuando hablamos de receptores olfativos, existen variantes genómicas que influyen en dicha diversidad. 

 

Entre las variantes genómicas existentes encontramos el gen OR51B5 (Gen receptor olfativo 51 B5). Es en este gen que se encuentra asociado con la sensibilidad al olor de la canela. El gen OR10A2 (Gen receptor olfativo 10 A2): en este gen existe una variante genética que estudios científicos consideran responsable de la aversión que ciertas personas sienten por el cilantro. El gen OR6C70 (Gen del receptor olfativo 6 C70): entre las distintas regiones genómicas de este gen se encuentra una variante asociada a la intensidad con la que percibimos el olor del regaliz. Los daños en los receptores olfativos pueden producirse debido a diversos factores como son la exposición a toxinas ambientales, las mutaciones genéticas y el envejecimiento.

 

Las toxinas ambientales que pueden dañar la función de los receptores olfativos incluyen metales pesados como el mercurio, el plomo, el arsénico y el cadmio; disolventes orgánicos como el benceno, el tricloroetileno y el xileno; pesticidas como el DDT, la dieldrina y el endosulfán; herbicidas como la atrazina y el glifosato; productos químicos industriales como el formaldehído, el etilbenceno, el estireno y el tolueno; y contaminantes atmosféricos como el ozono y el dióxido de nitrógeno.

 

Las mutaciones genéticas que pueden dañar los receptores olfativos están las asociadas a la fibrosis quística, a la insensibilidad congénita al dolor con anhidrosis y el síndrome de Kallmann. Finalmente, se sabe que el envejecimiento afecta a la función de los receptores olfativos. De hecho, hay pruebas que sugieren que el número de receptores olfativos disminuye con la edad.

 

Maracaibo, martes 16 de mayo del año 2023