Descubren por qué el ojo humano ve millones de colores

Utilizando retinas humanas cultivadas, organoides, en una placa de Petri, un grupo de investigadores de la Universidad Johns Hopkins, en Baltimore ( EEUU), ha descubierto cómo una rama de la vitamina A genera células especializadas que permiten a las personas ver millones de colores, una capacidad que los perros, gatos y otros mamíferos no poseen.

Al modificar las propiedades celulares de los organoides, el equipo de investigación descubrió que una molécula derivada de la vitamina A llamada ácido retinoico determina si un cono se especializará en detectar la luz roja o verde. Sólo los humanos con visión normal y los primates estrechamente relacionados desarrollan el sensor rojo.

Durante décadas, los científicos pensaron que los conos rojos se formaban al azar en un proceso en el que las células detectan longitudes de onda verdes o rojas, y la investigación del equipo de Johnston insinuó recientemente que el proceso podría controlarse mediante los niveles de hormona tiroidea. En cambio, los nuevos hallazgos sugieren que los conos rojos se materializan a través de una secuencia específica de eventos orquestados por el ácido retinoico dentro del ojo.

"Estos organoides de la retina nos permitieron por primera vez estudiar este rasgo tan específico de los humanos", explica el autor Robert Johnston, profesor asociado de biología en la Universidad. "Es una gran pregunta sobre qué nos hace humanos, qué nos hace diferentes por ejemplo de los perros, que solo ven algunos colores”.

Los hallazgos, publicados en la revista PLOS Biology aumentan la comprensión del 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 que detectan el color, un proceso que los científicos pensaban que estaba controlado por las hormonas tiroideas.

Conos humanos

El equipo descubrió que los niveles altos de ácido retinoico en el desarrollo temprano de los organoides se correlacionaban con proporciones más altas de conos verdes. De manera similar, los niveles bajos de ácido cambiaron las instrucciones genéticas de la retina y generaron conos rojos más adelante en el desarrollo. "Todavía puede haber algo de aleatoriedad en esto, pero nuestro gran hallazgo es que el ácido retinoico se produce en una etapa temprana del desarrollo", aclara Johnston. "Este momento es realmente importante para aprender y comprender cómo se forman estos conos".

Las células de los conos verdes y rojos son notablemente similares excepto por una proteína llamada opsina, que detecta la luz y le dice al cerebro qué colores ve la gente. Diferentes opsinas determinan si un cono se convertirá en un sensor verde o rojo, aunque los genes de cada sensor siguen siendo idénticos en un 96%. Con una técnica innovadora que detectó esas sutiles diferencias genéticas en los organoides, el equipo rastreó los cambios en la proporción de conos durante 200 días.

"Debido a que podemos controlar en los organoides la población de glóbulos verdes y rojos, podemos hacer que el grupo sea más verde o más rojo", explica la coautora del estudio Sarah Hadyniak. "Eso tiene implicaciones para descubrir exactamente cómo actúa el ácido retinoico sobre los genes".

Los investigadores también mapearon las proporciones muy variables de estas células en las retinas de 700 adultos. “Ver cómo cambiaban las proporciones de los conos verdes y rojos en los humanos fue uno de los hallazgos más sorprendentes de la nueva investigación”, dijo Hadyniak.

Este descubrimiento podría servir además para comprender mejor, enfermedades como la degeneración macular, que causa la pérdida de células sensibles a la luz cerca del centro de la retina. “El objetivo es profundizar en la comprensión de cómo los conos y otras células se vinculan con el sistema nervioso”, han dicho los expertos.

"La esperanza futura es ayudar a las personas con estos problemas de visión", afirma Johnston. "Pasará un poco de tiempo antes de que eso suceda, pero el simple hecho de saber que podemos producir estos diferentes tipos de células es muy, muy prometedor".

 

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