La retina de las aves sin oxígeno es uno de los mayores enigmas de la biología moderna: un tejido nervioso extremadamente exigente en energía que funciona sin vasos sanguíneos ni aporte directo de oxígeno, un fenómeno que ahora la ciencia ha logrado explicar y que podría inspirar nuevos tratamientos frente al ictus y otras lesiones cerebrovasculares.
Durante siglos, los científicos se han preguntado cómo las aves logran mantener una visión tan aguda —en muchos casos superior a la humana— sin un suministro sanguíneo visible. La respuesta está en una estructura única: el pecten oculi, un órgano exclusivo de las aves que se proyecta desde el nervio óptico hacia el interior del ojo.
Este tejido altamente vascularizado actúa como una especie de central de distribución, liberando oxígeno y nutrientes hacia la retina por difusión.
Cómo funciona la retina de las aves sin oxígeno y por qué rompe las reglas de la biología
Un estudio internacional publicado en Nature revela cómo la retina de las aves sin oxígeno logra producir energía sin riego sanguíneo, resolviendo un misterio científico histórico y aportando claves con potencial médico para el daño cerebral humano.
Normalmente el tejido nervioso muere rápidamente si no tiene oxígeno, pero las retinas de las aves -que exigen grandes cantidades de energía- funcionan sin él. Ahora, un estudio internacional ha averiguado cómo lo hacen, una información que podría ayudar a diseñar futuros tratamientos para pacientes con daño cerebrovascular.
   |
   |
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.
El misterio histórico del pecten y su papel real en la retina de las aves sin oxígeno
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.
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.
Producción de energía anaeróbica: la clave metabólica de la retina de las aves sin oxígeno
Aunque el estudio es una investigación básica, los autores señalan que los hallazgos pueden tener implicaciones más amplias.
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.
Qué puede aprender la medicina humana de la retina de las aves sin oxígeno
«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.
Así, lo que durante siglos desconcertó a la ciencia se revela hoy como un ejemplo extraordinario de innovación evolutiva, donde la naturaleza demuestra, una vez más, su capacidad para resolver problemas complejos con soluciones elegantes y eficientes. Seguir leyendo en NATURALEZA.
