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El
premio Nobel en Fisiología o Medicina, 2004, ha reconocido las aportaciones
fundamentales de Richard Axel y Linda B. Buck a la comprensión de la fisiología
del olfato. Hasta 1990, el sistema olfativo era el gran desconocido entre los
sistemas sensoriales. Sabíamos que la visión se basaba en cuatro pigmentos,
tres para el color más uno para la visión escotópica (con poca luz), y
comprendíamos las propiedades básicas de las células mecanoreceptoras
responsables de la audición. En el caso del gusto, también había poca
comprensión de los aspectos moleculares de su funcionamiento, pero estaba bien
establecida la existencia de unas modalidades básicas (los clásicos salado,
dulce, ácido y amargo, a los cuales se ha añadido más recientemente el umami).
En el caso del olfato, todos los enfoques abordados para su comprensión, como
los intentos de definir «olores básicos», habían resultado poco convincentes.
En 1991,
Buck y Axel descubrieron los receptores de olores, lo cual supuso una auténtica
revolución en nuestra comprensión del sistema olfativo. Trabajos anteriores
habían podido establecer que el olfato dependía de un tipo de receptores bien
conocidos por los investigadores, los llamados receptores de siete dominios
transmembrana, que funcionaban acoplados a proteínas G. Todos los receptores de
esta clase comparten algunos motivos característicos en la secuencia génica.
Buck y Axel buscaron genes que tuvieran estas secuencias características y que,
además, se expresaran en la mucosa olfativa y formaran una gran familia
(partiendo de la hipótesis de que un sistema capaz de reconocer muchos olores
debía tener muchos componentes). Ello les permitió identificar la familia de
los receptores de odorantes. El estudio posterior de estos receptores ha dado
muchas sorpresas que han permitido entender importantes aspectos de la
fisiología del olfato.
La
primera gran sorpresa ha sido el descubrimiento de que la familia es mucho
mayor de lo que se había previsto. Hay muchos receptores de olores, que ocupan
entre un 1 y un 3% del genoma de los mamíferos. Las estimaciones más recientes
indican que hay 913 genes funcionales de receptores de olores en el ratón y 331
en humanos, además de numerosos pseudogenes, genes que han perdido su función
en el curso de la evolución. La segunda sorpresa es que cada una de las
neuronas olfativas expresa un solo de estos receptores, es decir, está
especializada en reconocer odorantes con afinidad por uno de estos receptores,
lo cual dependerá de unas determinadas particularidades químicas. Así pues,
cada neurona olfativa está especializada en activarse en presencia de moléculas
que presentan unas determinadas características químicas, y pertenece a un
subtipo entre los 331 (humanos) y los 913 (ratón) posibles. No obstante, una molécula
con una cierta complejidad puede tener afinidad por un tipo de receptor
olfativo, provocada por una región de la molécula, y por otros tipos de
receptores olfativos debido a otras de sus características estructurales. Así,
el conjunto de las neuronas olfativas mostrará un patrón de actividad que
codificará las características químicas (o epítopos) de las moléculas
odorantes.
La
tercera sorpresa proporcionada por el estudio de los receptores olfativos ha
surgido del estudio de la organización topográfica de la proyección de las
neuronas olfativas en el bulbo olfativo. Se sabía que múltiples neuronas
olfativas enviaban sus axones a cada uno de los llamados glomérulos, lugares
donde las terminales de estos axones hacen sinapsis con las neuronas secundarias
del sistema, que son de dos tipos, las células mitrales y las células con
penacho. Pues bien, todas las neuronas olfativas primarias que expresan el
mismo receptor olfativo envían sus terminales al mismo glomérulo. Así, la
actividad sináptica en los glomérulos olfativos y la actividad de las neuronas
mitrales y con penacho es una representación de los epítopos químicos de los
odorantes, una codificación de estructuras químicas en forma de actividad
neuronal.
En
conjunto, los conocimientos adquiridos gracias a Buck y Axel nos muestran el
olfato como un poderoso sistema de análisis químico, capaz de responder a
cualquier odorante que llegue a la mucosa olfativa, hacer un análisis detallado
de características químicas y codificarlo en un sistema combinatorio. Los
centenares de receptores diferentes confieren al sistema una base cuyo
funcionamiento combinatorio permite una capacidad prácticamente ilimitada de
codificación de odorantes diferentes.
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