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Revisitando la estructura de la retina humana: evolución y eficacia
Lunes, 20 de Diciembre de 2010

La retina humana es una estructura extraña; evolutivamente refinada, pero retorcida como las tripas de un transbordador espacial. Si no se examina con detalle, puede dejarnos descolocados, como creo que son algunos de los argumentos que a veces se utilizan para describir su arquitectura. En concreto quiero aclarar en lo posible un malentendido que aparece constantemente en los trabajos de divulgación sobre la evolución biológica.

La evolución no es perfecta, no puede serlo. El azar y la ausencia de finalismo ponen a disposición de los seres vivos un determinado abanico de piezas, de posibilidades; la contingencia y el tiempo afianzan algunas opciones que resultan viables y así­, poco a poco, emergen los repollos, las garrapatas, las mariposas y tú.

Los creaccionistas y crédulos de todo pelaje encuentran en las complejas estructuras vivas una demostración de la mano hacedora de algún gigante invisible. Pero la ciencia nos muestra que la vida es todaví­a más compleja, retorcida y hermosa. La imperfección de los seres vivos forma parte de esa hermosura; es una muestra en crudo de la maquinaria evolutiva.

Desde hace años se utiliza la organización de la retina humana como ejemplo paradigmático de la imperfección de la evolución, sin embargo un examen atento a su funcionamiento y evolución muestran ”“sobre la base de los conocimientos más recientes”“, que el ejemplo puede no ser el mejor.

El manido argumento, que probablemente ya conocerás, es que, pensando en cuál serí­a el diseño óptimo, parece que la retina humana está puesta “del revés”, con varias capas de células situadas entre la trayectoria de la luz y los fotorreceptores, con nervios y vasos impidiendo el paso libre de la luz y formando una región que es “ciega” ”“el llamado “punto ciego”. Ciertamente, a primera vista parece que es un diseño nefasto. Además existen otros animales, como los pulpos, que tienen un diseño que parece más lógico, sin células tapando los fotorreceptores y sin punto ciego.

Pero resulta que no, la estructura de la retina humana no tiene un diseño nefasto. Utilizar la retina como ejemplo de ingenierí­a chapucera es una simplificación causada por la falta de un análisis profundo, probablemente debido a que hasta hace muy poco no tení­amos datos suficientes para reconstruir con detalle la evolución de este órgano. Ahora podemos explicar gran parte de ese diseño y, con todo, la retina sigue siendo un ejemplo maravilloso del proceso evolutivo, un ejemplo de cómo las modificaciones se van produciendo tomando como material de obra lo existente en cada momento. La retina de los humanos es el resultado de muchos cambios que se fueron produciendo precisamente para optimizar el proceso de formación de una imagen a partir de unas células primitivas detectoras de luz.

Es cierto, los pulpos ”“y otros animales”“ tienen los receptores de luz en primera lí­nea, “mirando cara adelante”. Reciben la luz sin molestas interrupciones, y por su “parte de atrás” salen los nervios en dirección al encéfalo, sin tapar los fotorreceptores y sin formar un punto ciego.

Los fotorreceptores de nuestra retina, por el contrario, están “mirando para atrás” y tapados por varias capas de células. ¿Cómo se explica eso? Hay más de una razón, todas ellas relacionadas entre sí­:

Razón 1. Los fotorreceptores de la retina ”“que son de dos tipos: conos y bastones”“ son las células con más actividad metabólica del cuerpo. La zona de la célula que tiene los pigmentos que captan la luz (los pigmentos son moléculas de rodopsina) está en continuo proceso de formación y destrucción. En la zona apical de esas células están desprendiéndose, sin interrupción, fragmentos celulares que tienen que ser eliminados con eficacia. Si esta eliminación no se produce, las células mueren. Para solucionar esto, los fotorreceptores están situados hacia una capa de células llamada epitelio pigmentado, con la que se unen í­ntimamente. Las células de este epitelio recogen continuamente los residuos de los fotorreceptores. Si los fotorreceptores estuvieran “mirando para adelante” no podrí­an deshacerse con eficacia de los residuos, a no ser que los liberaran en el lí­quido del propio globo ocular.

Una opción intermedia serí­a tener las “células recogedoras” al lado ”“en la misma capa”“, pero de esa manera se reducirí­a el número de fotorreceptores y no formarí­an una capa continua de células, por lo que la agudeza visual disminuirí­a.

Razón 2. El trabajo del epitelio pigmentado no consiste únicamente en recibir, sino también en dar, y además mucho, ya que las células fotorreceptoras necesitan un aporte continuo de nutrientes, oxí­geno, iones y, sobre todo, de pigmento, ya que cada molécula de pigmento que hay en los fotorreceptores se gasta y queda inutilizada cada vez que detecta un fotón de luz. Es necesaria una reposición constante”¦ ¡una reposición masiva! Por eso los fotorreceptores tienen una actividad metabólica prodigiosa: durante el dí­a una célula de estas puede absorber hasta 1 millón de fotones por segundo y, con poca luz, algunos fotorreceptores son tan sensibles que pueden activarse con un único fotón. Para lidiar con semejante actividad, cada una de esas células tiene en su interior una cantidad enorme de moléculas de pigmento, entre 100 y 1.000 millones, pigmento que tiene que ser repuesto continuamente y que se fabrica en las células del epitelio pigmentado (a partir de vitamina A). Esta es otra razón muy importante para que los fotorreceptores estén unidos a esta capa pigmentada, y no libres mirando cara a los rayos de luz.

Razón 3. Pero es que los conos y los bastones de nuestra retina guardan todaví­a otros secretos importantes que explican la arquitectura de todo el sistema. Veamos con más detalle el asunto de la reposición del pigmento. En realidad la biologí­a permite que el pigmento de los fotorreceptores sea fabricado ”“mejor dicho, re-activado”“ dentro de la propia célula receptora, sin necesidad de tener que recibirlo continuamente de fuera. Eso es lo que hacen los invertebrados, eso es precisamente lo que hace el ojo de los pulpos, y debido a ello puede funcionar bastante bien sin epitelio pigmentado de apoyo. La cosa funciona así­: en las células fotorreceptoras de los invertebrados, cuando la molécula de pigmento absorbe un fotón, ese pigmento queda inactivado, pero puede activarse de nuevo con la llegada de”¦ otro fotón! Esto tiene la ventaja de que no es necesario importar el pigmento de fuera pero, ojo, tiene una importante contrapartida: se consume el doble de luz. En este caso el sistema no funciona con eficacia en condiciones de poca luminosidad.

En el proceso evolutivo de los vertebrados hubo una mejora sustancial en el rendimiento de la fotodetección (no voy entrar en los detalles bioquí­micos de dicha mejora, pero fue esencial para aumentar la eficacia metabólica del sistema), pero esa mejora implicó una complicación: el pigmento no podí­a re-activarse con la luz, sino que tení­a que ser importado. Esto que puede parecer una desventaja, no lo fue, ya que permitió algo muy importante: la regeneración del pigmento en ausencia de luz y por tanto unos ojos mejor adaptados a condiciones de escasa luminosidad. Estos cambios ocurrieron en ojos de animales ancestrales acuáticos, un medio en el cual la intensidad de la luz disminuye rápidamente con la profundidad. En la historia evolutiva fue más ventajoso para nuestros ancestros unos ojos que pueden fabricar pigmento en ausencia de luz que unos ojos con auto-regeneración dependiente de luz, a pesar de tener que sustentarse en unas células accesorias ”“el epitelio pigmentado”“ para su manutención.

Razón 4. El epitelio pigmentado se llama así­ porque está formado por células cargadas de varios pigmentos, entre ellos la melanina, que hacen que tenga un color muy oscuro, negro o marrón, que absorbe con eficacia la luz. Los fotones de luz que entran en el ojo y no son captados por ningún pigmento, después de atravesar las capas de la retina y de pasar a través de los fotorreceptores, tropiezan finalmente con la barrera del epitelio pigmentado y son eliminados, absorbidos. Esto impide que la luz se refleje de nuevo hacia el interior del globo ocular, lo cual degradarí­a la calidad de la imagen, de manera que se incrementa la precisión del sistema. Al no estar atravesada por los nervios que salen de la retina, esta capa es compacta y homogénea (hay algunos animales que tienen justo la estrategia contraria: aumentar la capacidad reflectora de ese epitelio, para que la luz rebote y poder así­ aprovecharla mejor. Es un sistema válido para moverse en la oscuridad, pero que degrada la calidad de la imagen).

Razón 5. Las “molestas” células que en la retina actual están interponiéndose entre la luz y los fotorreceptores, eran antiguamente también fotorreceptores. En el proceso evolutivo su función se modificó y, en algún momento, resultó más ventajoso que funcionaran como ví­a de comunicación con el sistema nervioso central que como receptores de luz, a pesar de quedar “tapando” a los conos y bastones. En el conjunto, resultó más eficaz tener los fotorreceptores bien alimentados por el epitelio pigmentado que invertir toda la estructura. Es importante tener en cuenta que la función del ojo primitivo en el que se producí­an estos cambios no era formar una imagen, sino simplemente detectar la luminosidad ambiental.

La extraña disposición de la retina es un impresionante recuerdo de su historia evolutiva, una disposición que permite que las células más activas de todo el organismo funcionen de manera continua con una sensibilidad extraordinaria, capaces de “ver” en condiciones de muy poca luz, o de no saturarse a pesar de recibir en un dí­a soleado 10 millones de fotones de luz visible por segundo en cada micra cuadrada de superficie.

FUENTE: Amazing

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