Estos peces de cueva perdieron sus ojos, una y otra vez

Los tetras mexicanos son una especie de pez muy peculiar. Se encuentran en muchos ríos y lagos de México y el sur de Texas, donde parecen perfectamente normales. Pero, a diferencia de la mayoría de los demás peces, los tetras también viven en cuevas. Y allí, en ausencia de luz, tienen un aspecto radicalmente diferente: son muy pálidos y, sorprendentemente, carecen de ojos.

Una y otra vez, cada vez que una población era arrastrada a una cueva y sobrevivía el tiempo suficiente para que la selección natural hiciera su trabajo, los ojos desaparecían. “Pero no es que los peces de cueva lo hayan perdido todo”, afirma la genetista Jaya Krishnan, de la Fundación de Investigación Médica de Oklahoma. “También se han producido muchas mejoras”.

Aunque la desaparición de sus ojos sigue fascinando a los biólogos, en los últimos años la atención se ha desplazado hacia otros aspectos intrigantes de la biología de los peces de cueva. Cada vez está más claro que no solo han perdido la vista, sino que también han adquirido muchas adaptaciones que les ayudan a prosperar en el entorno de las cuevas, incluidas algunas que pueden contener pistas para el tratamiento de la obesidad y la diabetes en las personas.

Deshacerse de unos ojos caros

Se ha debatido durante mucho tiempo por qué se perdieron los ojos. Algunos biólogos solían argumentar que simplemente se atrofiaron a lo largo de generaciones porque los animales que vivían en cuevas con ojos defectuosos no experimentaban ninguna desventaja. Pero ahora se considera más probable otra explicación, según el fisiólogo evolutivo Nicolas Rohner, de la Universidad de Münster, en Alemania: “Los ojos son muy caros en términos de recursos y energía. La mayoría de la gente está ahora de acuerdo en que debe haber alguna ventaja en perderlos, si no se necesitan”.

Científicos han observado que las mutaciones en diferentes genes implicados en la formación de los ojos han provocado su pérdida. En otras palabras, dice Krishnan, “diferentes poblaciones de peces de cueva han perdido los ojos de diferentes maneras”.

Mientras tanto, los demás sentidos de los peces tienden a haberse potenciado. Los estudios han descubierto que los peces que viven en cuevas pueden detectar niveles más bajos de aminoácidos que los peces de superficie. También tienen más papilas gustativas y una mayor densidad de células sensibles a lo largo de su cuerpo que les permiten sentir la presión y el flujo del agua.

Las regiones del cerebro que procesan otros sentidos también se han ampliado, afirma la bióloga del desarrollo Misty Riddle, de la Universidad de Nevada, Reno, coautora de un artículo de 2023 sobre la investigación del tetra mexicano publicado en el Annual Review of Cell and Developmental Biology. “Creo que lo que ha ocurrido es que hay que, en cierto modo, matar el programa del ojo para ampliar las demás áreas”.

Lo que ocurre, literalmente, es que se eliminan los procesos que sustentan la formación del ojo. Al igual que los miembros de la especie que no viven en cuevas, todos los embriones de peces de cueva comienzan a desarrollar ojos. Pero al cabo de unas horas, las células del ojo en desarrollo comienzan a morir, hasta que toda la estructura desaparece. Riddle cree que esta aparente ineficiencia puede ser inevitable. “El desarrollo temprano del cerebro y del ojo están completamente entrelazados —ocurren al mismo tiempo—”, afirma. Eso significa que la forma menos disruptiva de desarrollar la ausencia de ojos puede ser empezar a formarlos y luego deshacerse de ellos.

En lo que Krishnan y Rohner han denominado “uno de los experimentos más sorprendentes realizados en el campo de la evolución de los vertebrados”, un estudio publicado en 2000 demostró que el destino del ojo de los peces de cueva está muy influenciado por su cristalino. Los científicos lo demostraron trasplantando el lente de un embrión de pez de superficie a un embrión de pez de cueva, y viceversa. Al hacerlo, el ojo del pez de cueva desarrolló una retina, bastones y otras partes importantes del ojo, mientras que el ojo del pez de superficie permaneció pequeño y subdesarrollado.

Hambre y atracón

Es fácil ver por qué los peces de cueva estarían en desventaja si tuvieran que mantener tejidos costosos que no utilizan. Dado que en sus cuevas vive o crece relativamente poco, es probable que los peces sobrevivan con una dieta escasa, compuesta principalmente por excrementos de murciélagos y desechos orgánicos que llegan con la temporada de lluvias. Los investigadores que mantienen peces de cueva en laboratorios han descubierto que, genéticamente, estas criaturas están exquisitamente adaptadas para absorber y almacenar nutrientes. “Están constantemente hambrientos y comen todo lo que pueden”, afirma Krishnan.

Curiosamente, los peces tienen al menos dos mutaciones asociadas con la diabetes y la obesidad en los seres humanos. Sin embargo, en los peces de cueva, estas mutaciones pueden ser la base de algunos rasgos muy útiles para un pez que ocasionalmente tiene mucha comida, pero a menudo no tiene nada. Cuando los científicos comparan peces de cueva y peces de superficie mantenidos en el laboratorio en las mismas condiciones, los peces de cueva alimentados con cantidades regulares de comida estándar para peces “engordan. Tienen niveles altos de azúcar en la sangre”, dice Rohner. “Pero, curiosamente, no desarrollan signos evidentes de enfermedad”.

Las grasas pueden ser tóxicas para los tejidos, explica Rohner, por lo que se almacenan en las células adiposas. “Pero cuando estas células se hacen demasiado grandes, pueden reventar, por lo que a menudo vemos inflamación crónica en los seres humanos y otros animales que han almacenado mucha grasa en sus tejidos”. Sin embargo, un estudio realizado en 2020 por Rohner, Krishnan y sus colegas reveló que incluso los peces de cueva muy bien alimentados presentaban menos signos de inflamación en sus tejidos adiposos que los peces de superficie.

Incluso en las escasas condiciones de las cuevas, los peces de cueva salvajes a veces pueden engordar mucho, dice Riddle. Esto se debe probablemente a que, cuando llega comida a la cueva, los peces comen todo lo que pueden, ya que puede que no haya nada más durante mucho tiempo. Curiosamente, dice Riddle, su grasa suele ser de color amarillo brillante, debido a los altos niveles de carotenoides, la sustancia que se encuentra en las zanahorias y que nuestras abuelas nos decían que era buena para los ojos.

“Lo primero que se nos ocurrió, por supuesto, fue que los acumulaban porque no tienen ojos”, dice Riddle. En esta especie, estas ideas pueden ponerse a prueba: los científicos pueden cruzar peces de superficie (con ojos) y peces de cueva (sin ojos) y observar cómo son sus descendientes. Una vez hecho esto, dice Riddle, los investigadores no ven ninguna relación entre la presencia o el tamaño de los ojos y la acumulación de carotenoides. Algunos peces de cueva sin ojos tenían grasa prácticamente blanca, lo que indica niveles más bajos de carotenoides.

En cambio, Riddle cree que estos carotenoides pueden ser otra adaptación para suprimir la inflamación, lo que podría ser importante en la naturaleza, ya que es probable que los peces de cueva coman en exceso cada vez que llega el alimento.

Los estudios de Krishnan, Rohner y sus colegas publicados en 2020 y 2022 han descubierto otras adaptaciones que parecen ayudar a reducir la inflamación. Las células de los peces de cueva producen niveles más bajos de ciertas moléculas llamadas citoquinas que promueven la inflamación, así como niveles más bajos de especies reactivas de oxígeno, subproductos del metabolismo del cuerpo que dañan los tejidos y que a menudo se elevan en personas con obesidad o diabetes.

Krishnan está investigando esto más a fondo, con la esperanza de comprender cómo los peces de cueva bien alimentados se mantienen sanos. Rohner, por su parte, está cada vez más interesado en cómo los peces de cueva sobreviven no solo a la sobrealimentación, sino también a largos períodos de inanición.

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Sin desperdicio

A un nivel más fundamental, los investigadores aún esperan descubrir por qué el tetra mexicano evolucionó hacia formas de cueva, mientras que otros peces de río mexicanos que también suelen acabar en cuevas no lo hicieron. (A nivel mundial, hay más de 200 especies de peces adaptados a las cuevas, pero las especies que también tienen poblaciones en la superficie son bastante raras). “Es de suponer que hay algo en la composición genética de los tetras que les facilita la adaptación”, afirma Riddle.

Aunque los peces de cueva son ahora animales de laboratorio bien establecidos que se utilizan en la investigación y son fáciles de adquirir para ese fin, es importante preservarlos en su hábitat natural para salvaguardar las lecciones que aún nos pueden enseñar. “Hay cientos de millones de peces en la superficie”, dice Rohner, pero las poblaciones de peces de cueva son más pequeñas y vulnerables a presiones como la contaminación y la extracción de agua de las cuevas durante las sequías.

Uno de los alumnos de Riddle, David Pérez Guerra, participa ahora en un comité para apoyar la conservación de los peces de cueva. Y los propios investigadores también son cada vez más cuidadosos. “Los tejidos de los peces recogidos durante la última excursión de nuestro laboratorio beneficiaron a nueve laboratorios diferentes”, afirma Riddle. “No desperdiciamos nada”.

Artículo traducido por Debbie Ponchner