Cada color, cada destello, cada rayo de sol cobra un precio en los tejidos sensibles a la luz en la parte posterior de nuestros ojos, produciendo materiales tóxicos que corren el riesgo de dañar las mismas células que nos permiten ver.
Afortunadamente, el pigmento responsable de oscurecer el cabello, la piel y los ojos funciona como un equipo de limpieza, limpiando uno de esos compuestos peligrosos antes de que se acumule en grumos dañinos.
Una investigación realizada por investigadores de la Universidad de Tübingen en Alemania y la Universidad de Yale ha revelado que el proceso de eliminación es algo inusual en lo que respecta a la bioquímica, y se basa en una extraña peculiaridad del comportamiento cuántico.
Recubriendo la pared posterior de la superficie interna de nuestro globo ocular hay una alfombra de pelo largo de células reactivas a la luz llamada retina. Cada fibra de esta alfombra está repleta de pilas de discos en forma de panqueques que contienen una sustancia crucial que atrapa fotones de luz, iniciando una cadena de reacciones que resulta en un impulso nervioso que el cerebro interpreta como vista.
El primer paso en este proceso de conversión es sorprendentemente peligroso. La sustancia, llamada retinal, se contorsiona en una forma que interfiere con las funciones de la célulaconvirtiéndose efectivamente en una toxina.
Evolution nos ha preparado para este inconveniente, proporcionando enzimas que dan la vuelta a la forma retorcida de la retina a una forma segura y práctica. Es más, el ojo recicla constantemente las pilas de discos, desmantelando por un extremo y colocando nuevos paquetes sensibles a la luz en su lugar por el otro.
Tan eficiente como es este proceso, está lejos de ser perfecto. En personas con una condición rara llamada enfermedad de Stargardt
Incluso en individuos con un conjunto funcional de enzimas que realizan el trabajo de la manera más eficiente posible, una brecha en el proceso de descomposición pone en riesgo otro compuesto potencialmente peligroso llamado lipofuscina formándose y acumulándose en aglomeraciones peligrosas.
Una vez más, la evolución tiene una respuesta, aparentemente en forma de pigmento oscuro. melaninaque se ha visto combinarse con gránulos de lipofuscina en las retinas de personas mayores.
“Está empezando a parecer que la melanina es la solución de la naturaleza para una variedad de desafíos de la biología”, dice El radiólogo terapéutico de Yale Douglas E. Brash.
El efecto de la melanina puede disminuir a medida que envejecemos. Con el tiempo, estos agregados pueden hacer que el tejido se deteriore, esta vez liderando a una forma mucho más común de discapacidad visual, la degeneración macular relacionada con la edad (AMD).
Mientras estudios previos por otros miembros del grupo de investigación respaldan el papel del pigmento en la limpieza de la lipofuscina, el mecanismo detrás de la descomposición sigue siendo un misterio.
Una pista podría ser encontrado en la investigación revelando que la lipofuscina se rompe después de la introducción de reactivos que producen formas altamente reactivas de oxígeno llamadas radicales.
Por sí solos, los electrones de la melanina no están en un estado de energía lo suficientemente alto para realizar tal tarea, siendo bloqueados por las leyes de la física cuántica que los mantienen relativamente conectados a tierra.
Pero hay una laguna bastante curiosa. Llamado quimioexcitaciónimplica la letra pequeña cuántica de materiales adicionales que se combinan de una manera que impulsa los electrones más allá de los niveles que normalmente se evitarían, lo que permite que la melanina se excite un poco y produzca radicales de oxígeno donde sea necesario.
“Estas reacciones de química cuántica excitan un electrón de melanina a un estado de alta energía y cambian su giro, lo que permite una química inusual después”. dice Temerario.
El proceso en sí no es desconocido en biología, aunque generalmente se reserva como una forma de lanzar electrones lo suficientemente alto como para generar luz una vez que vuelven a bajar. Dejando a un lado la bioluminiscencia, su papel en otras vías, incluidas las que involucran a la melanina, recién ahora se está entendiendo.
Combinando microscopía electrónica de alta resolución, genética y farmacología, Brash y sus colegas rastrearon los orígenes de los gránulos de melanina y lipofuscina y demostraron el lugar de la melanina en la ruta de eliminación de compuestos peligrosos, pero también demostraron que la melanina usaba su estado potenciado cuánticamente para degradar lipofuscina.
Idealmente, el conocimiento podría aplicarse a la búsqueda de productos farmacéuticos que puedan servir como una alternativa a la melanina en personas que envejecen, descomponiendo la lipofuscina antes de que pueda causar estragos en los tejidos de la retina.
“Durante 30 años estuve convencido de que los melanosomas, los orgánulos de las células que crean melanina, degradan la lipofuscina, pero no pude identificar un mecanismo”. dice el autor principal del estudio, Ulrich Schraermeyer, oftalmólogo experimental de la Universidad de Tübingen.
“La quimioexcitación es el eslabón perdido, y debería permitirnos evitar el problema de que la DMRE comienza cuando la melanina del ojo disminuye con la edad. Un fármaco que sea quimioexcitado directamente puede ser un gran avance para nuestros pacientes”.
Esta investigación fue publicada en PNAS.