Los investigadores han cultivado retinas humanas en un laboratorio para revelar el proceso mediante el cual un derivado de la vitamina A crea células únicas que permiten a los humanos percibir un amplio espectro de colores. Los perros, gatos y otros mamíferos no poseen esta capacidad visual.
"Estos organismos de la retina nos permiten estudiar este rasgo muy específico de los humanos por primera vez", dijo el autor Robert Johnston, profesor asociado de biología. "Es una cuestión importante: qué nos hace humanos y qué nos hace únicos".
Los resultados de la investigación, publicados en "PLOS Biology", profundizan la comprensión de las personas sobre el daltonismo, la pérdida de visión relacionada con la edad y otras enfermedades relacionadas con las células fotorreceptoras. También demuestran cómo los genes instruyen a la retina humana a producir células específicas de visión del color, un proceso que los científicos creen que está controlado por las hormonas tiroideas.
Al ajustar las propiedades celulares del organismo, el equipo descubrió que una molécula llamada ácido retinoico determina si los conos detectan específicamente la luz roja o verde. Sólo los humanos y los primates estrechamente relacionados con visión normal desarrollan sensores rojos.
Durante décadas, los científicos han pensado que los conos rojos se formaban a través de un mecanismo similar al lanzamiento de una moneda, en el que las células trabajan caóticamente para detectar longitudes de onda verdes o rojas, un proceso que una investigación reciente del equipo de Johnston sugiere que puede estar controlado por los niveles de hormona tiroidea. Pero una nueva investigación muestra que los conos rojos se forman a través de una cadena específica de eventos orquestados por el ácido retinoico en el ojo.
El equipo descubrió que durante el desarrollo temprano de un organismo, niveles más altos de ácido retinoico se asociaban con una mayor proporción de conos verdes. Asimismo, bajas concentraciones de ácido retinoico alteran las instrucciones genéticas de la retina para producir conos rojos más adelante en el desarrollo.
"Puede que todavía haya algo de aleatoriedad en esto, pero nuestro gran descubrimiento es que el ácido retinoico se produce muy temprano en el desarrollo. Ese momento es realmente importante para aprender y comprender cómo se producen estos conos", dijo Johnston.
Los conos verdes son muy similares a los rojos, excepto por una proteína llamada opsina, que detecta la luz y le dice al cerebro qué color ve una persona. Diferentes opsinas determinan si un cono se convierte en un sensor verde o rojo, aunque los genes de cada sensor son idénticos en un 96 por ciento. Utilizando una técnica innovadora, el equipo descubrió estas sutiles diferencias genéticas en los organismos y rastreó los cambios en las proporciones de los conos durante 200 días.
"Debido a que podemos controlar la cantidad de glóbulos verdes y rojos en un organismo, podemos hacer que el grupo de células se vuelva más verde o más rojo, lo que tiene implicaciones importantes para comprender cómo actúa el ácido retinoico en los genes", dijo la autora Sarah Hadyniak, estudiante de doctorado en el laboratorio de Johnston y ahora en la Universidad de Duke.
Los investigadores también mapearon diferentes proporciones de estas células en las retinas de 700 adultos. Hardiniak dijo que ver cómo cambia la proporción de conos verdes y rojos en los humanos fue uno de los hallazgos más sorprendentes del nuevo estudio.
Los científicos aún no comprenden completamente por qué la proporción de conos verdes y rojos puede variar tanto sin afectar la visión de una persona. Si estas células determinan la longitud de un brazo humano, dijo Johnston, entonces diferentes proporciones producirían "diferencias asombrosas" en la longitud del brazo.
Para comprender enfermedades como la degeneración macular, que provoca la pérdida de células fotorreceptoras cerca del centro de la retina, los investigadores están colaborando con otros laboratorios de Johns Hopkins. El objetivo es profundizar su comprensión de cómo los conos y otras células se comunican con el sistema nervioso.
"La esperanza para el futuro es ayudar a las personas a resolver estos problemas de visión", afirmó Johnston. "Va a tomar algún tiempo llegar allí, pero el simple hecho de saber que podemos producir estos diferentes tipos de células es muy, muy prometedor".
Fuente compilada: ScitechDaily