Un nuevo estudio proporciona una importante visión de la evolución del sueño y de cómo podríamos construir un cerebro que no necesite dormir. Pez cueva mexicano ciego (Astyanax mexicanus) fotografiado en la parte superior y un pez de superficie fotografiado en la parte inferior.
Casi todos los animales estudiados necesitan dormir, pero se sabe poco sobre por qué algunos animales duermen la mayor parte del día, mientras que otros duermen muy poco. Como resultado de vivir en una oscuridad total y permanente en un pequeño lugar del noreste de México, el pez cueva mexicano (Astyanax mexicanus), diminuto y sin ojos, ha evolucionado hacia el insomnio, durmiendo mucho menos que sus parientes que viven en los ríos. Estos peces han sido estudiados durante casi 100 años por sus fascinantes rasgos, pero se sabe poco sobre cómo evoluciona su comportamiento. Debido a su falta de sueño, proporcionan un gran modelo para estudiar los trastornos del sueño en los seres humanos, como el insomnio.
Un nuevo estudio publicado en eLife por neurocientíficos de la Facultad de Ciencias Charles E. Schmidt de la Universidad Atlántica de Florida está proporcionando nuevos conocimientos sobre la evolución del sueño.
Para el estudio, los investigadores encontraron que el neuropéptido Hipocretina, previamente implicado en la narcolepsia humana, se expresa en niveles más altos en el cerebro del pez cueva. Mientras que se ha demostrado que la pérdida de hipocretina provoca narcolepsia en modelos humanos y animales, los peces cueva evolucionaron para tener niveles más altos de hipocretina, lo que provoca insomnio.
«Estos hallazgos sugieren que las diferencias en la producción de hipocretina pueden explicar la variación en el sueño entre especies animales, o incluso entre personas individuales», dijo el doctor Alex Keene, autor principal y profesor asociado en el Departamento de Ciencias Biológicas, miembro de la Iniciativa de Ciencias de la Vida de Júpiter y miembro del Instituto del Cerebro de la FAU. «También puede proporcionar una visión importante sobre cómo podríamos construir un cerebro que no necesite dormir».»
El equipo de científicos, dirigido por Keene, se propuso descubrir la mecánica detrás de la pérdida de sueño en A. mexicanus para averiguar más sobre cómo las deficiencias en la señalización de la hipocretina se asocian con la alteración del sueño y la narcolepsia, un trastorno crónico del sueño que provoca una somnolencia diurna abrumadora, en diversos organismos vertebrados.
Para lograrlo, Keene y su equipo realizaron un estudio comparativo entre las células cerebrales de la superficie de A. mexicanus y las del pez cueva. Sus resultados muestran que el número de células de hipocretina en el pez cueva es significativamente mayor que el de sus parientes que viven en la superficie.
La hipocretina, previamente implicada en la narcolepsia humana, se expresa a niveles más altos en el cerebro de los peces cueva (A. mexicanus). Cerebros de peces de superficie (izquierda) y de peces de cueva (derecha) con la proteína Hipocretina promotora de la vigilia representada en verde (abajo).
A continuación, demostraron que la inhibición de la señalización de la Hipocretina, genética o farmacológicamente, aumentaba el sueño en los peces de cueva, mientras que tenía muy poco efecto en los peces de superficie.
«Una cuestión central para avanzar es por qué la Hipocretina funciona de forma diferente en los peces de cueva», dijo Keene. «Queremos entender qué ventaja proporciona la pérdida de sueño a estos peces en el entorno de las cuevas».
Los coautores del estudio son el doctor Erik Duboue, profesor asistente de ciencias biológicas en el Harriet L. Wilkes Honors College de la FAU, y el doctor David Prober, profesor de biología en el Instituto de Tecnología de California.
«La hipocretina subyace a la evolución de la pérdida de sueño en el pez cavernario mexicano», se puede acceder libremente en línea en https://elifesciences.org/articles/32637.
Este estudio está apoyado por el premio 25762 de la Fundación Nacional de Ciencias a Keene.
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