“Los insectos habitan una amplia variedad de ecosistemas y a través de su historia evolutiva han desarrollado distintas soluciones a limitaciones biológicas. En particular, creemos que al entender cómo algunos insectos son capaces de moverse a temperaturas bajo cero vamos a poder encontrar soluciones moleculares para mantener la actividad nerviosa cuando se requiera. Por ejemplo, un coadyuvante podría ser de ayuda en cirugías cerebrales, las que tienen que ver con congelar partes del sistema nervioso que se requieren activas durante estos mismos procedimientos”.
Así lo señala el Dr. Sebastián Brauchi, quien es académico de la Facultad de Medicina de la Universidad Austral de Chile en Valdivia y se adjudicó un Fondo de Innovación de la Fundación Pew junto al Dr. John Tuthill, de la Universidad de Washington, en Estados Unidos. Ambos equipos desarrollarán este proyecto durante tres años, el que incluirá el trabajo con distintas especies de moscas desde las montañas del norte de Estados Unidos y desde los Campos de Hielo Norte en Chile.
“Históricamente el estudio de los insectos ha permitido encontrar soluciones para diversos problemas biomédicos humanos, incluyendo las bases moleculares de tratamientos de arritmias, la vasodilatación vascular, la estructura y función de las sinapsis neuronales y neuromusculares, mecanismos de detoxification, entre muchas otras herramientas”, plantea el Dr. Brauchi, quien dirige el Laboratorio de Biofísica Celular en el Instituto de Fisiología UACh.
Reconocido científico
El académico UACh fue uno de los siete científicos latinoamericanos de gran talento y en inicio de sus carreras que fueron nombrados Becarios Latinoamericanos Pew 2006 en Ciencias Biomédicas por The Pew Charitable Trusts.
Por lo tanto, ya posee un vínculo con la Fundación Pew, cuyo Fondo de Innovación permite “pensar fuera de la caja”. Las parejas de investigadores que se adjudicaron este fondo, todos exalumnos de los programas biomédicos de Pew en Estados Unidos y Latinoamérica, contribuye al diseño de propuestas de investigación interdisciplinarios que exploran cuestiones fundamentales sobre la biología y las enfermedades humanas. Al combinar su experiencia en áreas temáticas que abarcan desde la biología celular y la inmunología hasta la neurociencia y la genética, estas colaboraciones contribuirán al avance del descubrimiento científico y la biomedicina.
Cabe destacar que la postulación al Fondo de Innovación de la Fundación Pew fue apoyada por la Vicerrectoría de Investigación, Desarrollo y Creación Artística (VIDCA) de la Universidad Austral de Chile.
Resumen del proyecto
La temperatura impone una restricción inexorable a la función de neuronas y músculos. A altas temperaturas, las membranas pierden estructura y las proteínas se vuelven inestables. En temperaturas bajo cero, el transporte de iones se ralentiza y el movimiento de las proteínas disminuye, lo que pone en peligro el potencial de membrana y la conducción de señales eléctricas. Sin embargo, un pequeño número de notables especies de insectos «activos al frío» han evolucionado para vivir y moverse a temperaturas bajo cero.
Estos animales desafían nuestra comprensión de los límites térmicos en los sistemas biológicos. Un ejemplo es la mosca de la nieve, Chionea, que no vuela y puede mantener su comportamiento a temperaturas internas de hasta -10 °C. En este proyecto, probarán la hipótesis de que las moscas de la nieve han desarrollado canales iónicos, transportadores y membranas celulares más flexibles, lo que les permite mantener la función neuromuscular a temperaturas bajo cero.
Lograrán este objetivo combinando las fortalezas de dos laboratorios muy diferentes: el Laboratorio Tuthill de la Universidad de Washington, pionero en el estudio de la neurobiología y el comportamiento de los insectos, y el Laboratorio Brauchi de la Universidad Austral de Chile, referente nacional en el estudio de las propiedades eléctricas de las membranas biológicas.
El trabajo propuesto integrará registros electrofisiológicos in vivo, genómica comparativa y mediciones pioneras de las propiedades biofísicas de las membranas en condiciones de frío. Comprender cómo los insectos se han adaptado para mantenerse en movimiento en condiciones de frío extremo proporcionará una perspectiva única sobre la evolución y la biofísica de las membranas celulares excitables.
Existe una larga lista de descubrimientos fundamentales obtenidos mediante el estudio de animales adaptados a vivir en entornos extremos, y nuestro objetivo es añadir las moscas de la nieve a esa lista. A largo plazo, el apoyo de la Fundación Pew a este innovador proyecto tiene el potencial de impulsar una investigación más amplia sobre cómo diversas especies activas en condiciones de frío se han adaptado para prosperar bajo cero, extendiéndose más allá de la excitabilidad neuromuscular a otros sistemas biológicos críticos.
