* Este contenido fue producido por expertos del Instituto Weizmann de Ciencias, uno de los centros más importantes del mundo de investigación básica multidisciplinaria en el campo de las ciencias naturales y exactas, situado en la ciudad de Rejovot, Israel.
En la sociedad humana, los hombres tienden a ser vistos como tomadores de riesgos, mientras que las mujeres se perciben como más cautelosas. Según los psicólogos evolutivos, esta diferencia se desarrolló a raíz de las amenazas que enfrentaron ambos sexos y sus respectivas necesidades.
Aunque tales generalizaciones son, por supuesto, demasiado binarias y simplistas para describir de manera fiel el comportamiento humano complejo y multifacético, las diferencias claras entre hembras y machos suelen ser evidentes en otros animales, incluso en organismos simples como los gusanos.
En un nuevo estudio publicado en Nature Communications, los investigadores del Instituto Weizmann de Ciencias demostraron que los gusanos machos tienen más dificultades para aprender de la experiencia y les resulta difícil evitar tomar riesgos, incluso a costa de sus propias vidas.
Además, demostraron que permitirles aparearse con miembros del sexo opuesto mejora estas capacidades. Los científicos también descubrieron una proteína, conservada evolutivamente en criaturas que van desde los gusanos hasta los humanos, que parece ser responsable de las diferencias en las habilidades de aprendizaje entre los dos sexos.
Caenorhabditis elegans, un pequeño gusano redondo, es un modelo perfecto para investigar las diferencias genéticas fundamentales entre los sexos, ya que el sexo del gusano se determina únicamente por genes, sin factores hormonales u otros.
Estos gusanos se dividen en dos sexos: machos y hembras, que en realidad son hermafroditas que también producen células sexuales masculinas y pueden fertilizarse a sí mismas o aparearse con machos.
Los diminutos gusanos tienen sistemas nerviosos simples, formados por solo unos pocos cientos de células nerviosas, y son el único organismo para el cual los científicos han mapeado todas las conexiones neuronales en ambos sexos.
Al inicio de su ciclo de vida, no hay diferencia entre estas conexiones en los dos sexos; las diferencias aparecen después de que los gusanos alcanzan la madurez sexual. Los investigadores del laboratorio de la doctora Meital Oren-Suissa en los Departamentos de Ciencias Cerebrales y Neurociencia Molecular del Weizmann aprovechan la oportunidad que presentan estos gusanos para revelar las diferencias fundamentales entre los cerebros y sistemas nerviosos de los machos y las hembras.
“Sabemos que los gusanos machos abandonan la comida para buscar una pareja, por lo que es posible que su impulso reproductivo sobrepase otras presiones evolutivas”, comentó Oren-Suissa.
En el nuevo estudio, los investigadores se centraron en las diferencias en los procesos de aprendizaje entre los sexos. Los gusanos redondos obtienen su alimento de bacterias. Lamentablemente, para ellos, se sienten particularmente atraídos por el olor de una bacteria patógena que, si la consumen, les causa daño.
Los científicos plantearon una pregunta clave: ¿Pueden los gusanos de ambos sexos aprender a evitar esta bacteria? El equipo, liderado por la estudiante de doctorado Sonu Peedikayil-Kurien del grupo de Oren-Suissa, comenzó su estudio con un “entrenamiento,” cultivando gusanos de ambos sexos por separado y alimentándolos con una dieta de la bacteria dañina.
Después de este entrenamiento, los gusanos fueron trasladados a un plato de “prueba”, donde podían elegir libremente entre la bacteria tóxica y otra que, aunque menos tentadora, no les haría daño.
Las hembras aprendieron rápidamente a asociar el olor de la bacteria dañina con la enfermedad que causaba, y por lo tanto eligieron alimentarse de la otra bacteria.
La mayoría de los machos, sin embargo, no aprendieron y continuaron consumiendo la bacteria dañina, aunque se enfermaban igual: la bacteria entraba en sus sistemas digestivos, secretaba toxinas y causaba una respuesta inmune.
Cuando los investigadores esperaron un período más largo, algunos de los machos finalmente aprendieron a evitar la bacteria dañina, pero solo después de haberse infectado gravemente, enfermarse y morir muchos de ellos.
Armados con estos hallazgos, los investigadores comenzaron a buscar diferencias en la actividad del sistema nervioso de ambos sexos. Los gusanos tienen dos tipos de neuronas involucradas en la detección de olores: una es responsable de la atracción y la otra de la repulsión.
Cuando estas células se activan, se llenan de iones de calcio que pueden ser etiquetados, lo que permite monitorear la actividad neuronal en los gusanos transparentes.
Esto permitió a los investigadores determinar que, en los gusanos hembras, y solo en ellos, la neurona responsable del sentido de repulsión se activaba de manera significativamente más intensa en respuesta a la enfermedad que los gusanos contraían como resultado de comer la bacteria atractiva. Aparentemente, este fue el condicionamiento que más tarde las guiaría a obtener su nutrición de otra fuente.
Aprendizaje intestinal
Durante la siguiente etapa del estudio, los investigadores intentaron entender las diferencias entre los sexos a nivel genético y molecular. “Mediante ingeniería genética, creamos gusanos hembras con sistemas nerviosos masculinos, y observamos una caída dramática en su capacidad de aprendizaje,” explica Peedikayil-Kurien.
“Por otro lado, para hacer que los gusanos machos comenzaran a vincular la enfermedad del sistema digestivo con el olor de la bacteria, simplemente cambiar el sexo de sus sistemas nerviosos no fue suficiente. También tuvimos que cambiar el sexo de sus sistemas digestivos.”
Este y otros hallazgos nos llevaron a postular que los sistemas digestivo y nervioso se comunican entre sí, posiblemente usando neuropéptidos, pequeñas proteínas que se adhieren a las neuronas y las afectan, y que esta comunicación reprime la capacidad de los gusanos para aprender.
Con la ayuda del Instituto Crown para Genómica de Weizmann, el equipo de investigación examinó los cambios en la expresión genética en los machos que sobrevivieron a la exposición a ambos tipos de bacterias – es decir, aquellos que aprendieron a evitar el peligro – y encontraron que había una disminución en la expresión del receptor npr-5 en sus cerebros.
Cuando los investigadores crearon gusanos machos que no tenían este receptor, los gusanos pudieron aprender; cuando colocaron npr-5 nuevamente en las neuronas sensoriales de los gusanos, estos nuevamente perdieron su capacidad de aprendizaje. Como resultado, los investigadores concluyeron que este receptor es responsable de suprimir el aprendizaje sensorial en los machos.
El aprendizaje de la experiencia y el desarrollo de un sentido de repulsión hacia el peligro son herramientas de supervivencia importantes. ¿Por qué, entonces, se suprime esta capacidad en los machos?
“Sabemos que los gusanos machos abandonan la comida para buscar una pareja, por lo que es posible que su impulso reproductivo sobrepase otras presiones evolutivas, como la necesidad de evitar el peligro,” sugiere Oren-Suissa.
“Un punto importante que descubrimos en este contexto es que cuando permitimos que los gusanos machos se aparearan con gusanos hembras durante el periodo de ‘entrenamiento’, vimos que su capacidad de aprender de la experiencia mejoró”, afirma.
De hecho, se podría decir que el receptor que se identificó es responsable del hecho de que los machos prioricen la reproducción sobre el aprendizaje de la experiencia como parte de su proceso de toma de decisiones.
El receptor que los investigadores de Weizmann identificaron en los gusanos tiene un contraparte en los mamíferos, incluidos los humanos. En los mamíferos, se activa por un neuropéptido conocido como NPY, que se ha relacionado en estudios anteriores con el sentido de estrés, el control del apetito y muchos otros procesos.
“En estudios previos, los científicos descubrieron que las ratas hembras tienen niveles más bajos de NPY que los machos, y postularon que esto es lo que las hace más sensibles al estrés en respuesta al peligro,” explica Oren-Suissa.
“Esta suposición encaja perfectamente con nuestros hallazgos, que muestran que la repulsión al peligro se acompaña de una disminución en la expresión del receptor. Afecciones humanas como el trastorno por estrés postraumático y la ansiedad, que implican sentimientos negativos hacia lo que se percibe como peligro, son más comunes entre las mujeres”, sostiene.
Aunque el comportamiento humano es mucho más complejo, nuestro estudio establece las bases para comprender las diferencias entre los sexos en organismos más complejos. También participaron en el estudio Rizwanul Haque y Asaf Gat del Departamento de Ciencias Cerebrales de Weizmann.
La investigación de la doctora. Meital Oren-Suissa cuenta con apoyo de Swiss Society Center for Research on Perception and Action; el Sagol Weizmann-MIT Bridge Program; Merav y Shlomo (Salo) Mandelbaum, y Jenna y Julia Birnbach Family Career Development Chair.
