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Moscas, olores e isótopos

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Moscas, olores e isótopos

Área: BiologíaFísica — Jueves, 24 de Febrero de 2011
Comprueban con moscas de la fruta y variantes deuteradas de ciertas moléculas que en el sentido del olfato están implicados los modos vibracionales de las moléculas.
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Esquema de la idea. Fuente: Luca Turin.
Probablemente el primer sentido en ser desarrollado, el primer mecanismo mediante el cual un ser vivo recibía información del mundo exterior, fue el sentido del olfato. Se trataba de saber la composición química del entorno.
Muchos animales desarrollaron después este sentido, incluyendo los mamíferos a los que pertenecemos. Incluso nuestras capacidades intelectuales más elevadas surgieron a partir de la evolución de ciertas partes del cerebro que en un principio estaban pensadas para el procesamiento de la información olfativa.
El ser humano no tiene el olfato tan atrofiado como cabría pensar. Si pegamos la nariz al suelo podemos incluso seguir un rastro casi tan bien como un perro sabueso. Un 3% de nuestro genoma corresponden a genes destinados a detectar distintos olores. Aunque muchos de ellos no son ya funcionales, pues han mutado a formas en las que no realizan su tarea. No han sido reparados por la evolución porque, a diferencia de otros mamíferos, nosotros dependemos más del sentido de la vista que del olfato. No obstante, es difícil no dejarse llevar por la imaginación y suponer la existencia de un humano transgénico con todos sus receptores olfativos funcionales. O dejarse llevar por el poder de evocación de los olores al igual que le pasó a Proust. 
Sin embargo, pese a la importancia del olfato (la comida no nos sabría a casi nada sin él) no sabemos muy bien cómo funciona.
La teoría más aceptada dice que los receptores que poseemos están pensados para que determinadas moléculas de olor encaje específicamente en sus correspondientes receptores y disparen una repuesta nerviosa. Los receptores son proteínas plegadas de manera específica y están situadas en las membranas celulares de las células nerviosas de nuestro sentido el olfato. O de manera equivalente en las antenas de los insectos y otros sistemas dedicados a esta función.
Este mecanismo exige que se reconozca la forma las moléculas y que dos moléculas con la misma forma disparen la misma respuesta. Pero esto no explica cómo somos capaces de reconocer muchos más olores que receptores tenemos, ni por qué moléculas muy similares provocan sensaciones olfativas tan distintas. Así por ejemplo, la molécula que da el olor al vodka y la que da su olor a los huevos podridos son casi idénticas.
Desde hace un tiempo se está desafiando esta teoría con otra alternativa. Según la nueva teoría alternativa serían las vibraciones características de las moléculas las que serían analizadas por los receptores y provocarían una respuesta independientemente de la forma de la molécula. El mecanismo mecánico-cuántico implicado se basa en que los electrones son capaces de pasar por el receptor sólo si vibran a la misma frecuencia que la molécula. Normalmente la energía necesaria para que esto suceda es muy alta, pero si se da esta circunstancia el electrón pasa por efecto túnel a través de la barrera de potencial y entonces se dispara la respuesta.
Desde que se propuso esta nueva idea ha habido cierto escepticismo contra la misma, así que Maribel Franco y Efthimios Skoulakis, del Instituto Alexander Fleming de Atenas, y Luca Turin y sus colaboradores del MIT realizaron unos experimentos ingeniosos para ponerla a prueba.
Para evitar la influencia de subjetividades usaron mosca de la fruta en lugar de humanos. A estos animalitos se les coloco en un laberinto consistente en dos ramas perfumadas con dos moléculas químicamente idénticas pero a una de ellas se le había sustituido un átomo de hidrógeno por uno de sus isótopos (deuterio). La estructura molecular era idéntica en ambos casos, pero el mayor peso del deuterio daba modos de vibración distintos a la segunda molécula. Para condicionar a las moscas con una de las ramas, y por tanto con una de las versiones molecuales, los investigadores electrificaron levemente una de las ramas.
Según la teoría tradicional, una vez se eliminaba la corriente eléctrica, la mosca no podría distinguir entre ambas moléculas por su olor, pero resulto que sí. ¡Las moscas distinguían entre ambos olores! La nueva teoría conseguía así una buena demostración a su favor. En total se probó con tres moléculas distintas y sus respectivas versiones pesadas. Los investigadores griegos no podían creer que el experimento resultase, mientras que Turin ve demostrada su teoría.
Otros expertos, aunque no ponen en duda el experimento, discuten de si el mecanismo propuesto por Turin es totalmente correcto.
Estos expertos sugieren que incluso un número limitado de receptores pueden distinguir una amplia gama de modos de vibración y por tanto distinguir muchas moléculas entre sí. Sería una combinación de forma y modos de vibración la que nos daría nuestro sentido del olfato.
Así que ya sabe, parece que tiene unos receptores cuánticos en su nariz. Aunque los humanos, a diferencia de los perros y las moscas, parece que no distinguimos entre las distintas versiones isotópicas de estas moléculas. Quizás, dice uno de los investigadores, necesitemos del incentivo de una pequeña descarga eléctrica para hacerlo.
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Thalia