Las moscas también aprenden

Por Fernando Blanco.
(Publicado originalmente en la antigua web de Psicoteca, 2003).

En ocasiones, los psicólogos experimentales utilizan en su trabajo animales muy distintos del ser humano, como es el caso de la mosca de la fruta. La distancia que nos separa a ambas especies obliga a los investigadores a emplear todo su ingenio a la hora de plantear situaciones experimentales.

Cuando los psicólogos experimentales plantean experimentos con animales, éstos deben entenderse como un ejercicio de analogía, destinado a obtener un conocimiento que pueda ser generalizado al ser humano (de otro modo sería complicado justificar la utilidad práctica de los mismos). Por eso, los animales escogidos en este tipo de investigaciones deben proporcionar, además de un manejo sencillo y unas aptitudes determinadas para facilitar el proceso experimental, una adecuada constitución psíquica y fisiológica que permita este trasvase de información, desde los sujetos animales hasta el ser humano, el objeto de estudio real. Los elegidos suelen ser mamíferos y aves, los considerados "superiores" entre los vertebrados (aunque, desde el punto de vista de un evolucionista entusiasta como yo, esta calificación no puede ser más desafortunada). Sin embargo, otras especies con características muy distintas podrían servirnos para indagar en los entresijos de la conducta. La estrella indiscutible en los laboratorios de genética y biología, por ejemplo, es la famosa "mosca de la fruta", Drosophila Melanogaster, cuyo imponente nombre le resultará probablemente familiar al lector.

Las características de este insecto lo convierten en el mejor amigo del investigador biólogo: su ciclo vital es de muy corta duración (no viven más de una semana en estado salvaje), con lo que podemos criar en poco tiempo docenas de generaciones con cientos de individuos; su genoma es reducido (tan solo 4 pares de cromosomas, frente a los 23 de la especie humana) y por eso mismo ha sido bien estudiado (fue secuenciado completamente en el año 2000). Estas propiedades hacen de Drosophila el sueño de todo "Dr. Frankenstein" con ganas de estudiar cómo influyen las mutaciones genéticas en determinados ámbitos de la vida y de la conducta (podemos aislar cepas mutantes, por ejemplo), y nos permiten abordar fenómenos como el aprendizaje desde un enfoque genético o bioquímico con gran libertad de acción, algo prácticamente impensable hoy por hoy con otras criaturas más complejas. Actualmente existen bastantes equipos científicos trabajando en esta línea con moscas Drosophila (en España, Antonio Prado Moreno y sus colaboradores de la Universidad de Sevilla parecen ir en la vanguardia mundial).

La contrapartida evidente es el pronunciado salto evolutivo que separa a la mosca Drosophila del Homo sapiens. Después de todo, el fílum de los artrópodos (al que pertenecen los insectos) y el nuestro propio, el de los cordados, han evolucionado por caminos independientes desde la "explosión de la vida" del periodo Cámbrico, hace más de 550 millones de años, por lo que toda extrapolación de estos estudios ha de ser tomada con cautela. Sin embargo, a nivel químico y genético, las semejanzas no son desdeñables. Parece que por aquel entonces el funcionamiento básico del ADN y los procesos de codificación cromosómica estaban ya bien establecidos, porque la mayoría de los genes de Drosophila tienen sus homólogos en el genoma de los mamíferos y funcionan de forma muy similar.

Ahora viene la gran pregunta: ¿Cómo vamos a investigar el aprendizaje en unas criaturas tan extrañas para nosotros? Es relativamente fácil enseñar a una rata de laboratorio a presionar una palanca para obtener un poco de comida, pero esta vez la escala de tamaño y la distancia filogenética juegan en nuestra contra. Se nos hace difícil, ciertamente, ponernos en el lugar de una cosa que vive bajo un exoesqueleto quitinoso y muere a los pocos días de nacer... Precisamente es en estas situaciones especiales donde los científicos demuestran su ingenio, y la verdad es que no les ha faltado a la hora de proponer situaciones experimentales de aprendizaje para las moscas. Veamos un par de ejemplos, recogidos en un artículo de Hitier, Petit, y Prèat (2002):

Para comprobar la memoria visual de las moscas, el Dr. Martin Heisenberg ideó un original sistema que podríamos llamar "simulador de vuelo", y que me parece un ejemplo fantástico de cómo las situaciones complicadas se pueden resolver con mucha imaginación. La mosca en cuestión se halla sujeta por un fino hilo de cobre conectado a un sensor que puede detectar las torsiones del mismo. De este modo, cuando la mosca en suspensión vuela en una dirección determinada, la torsión del hilo la delatará. Además, para infundir en nuestra pequeña amiga una sensación de auténtico movimiento, una pantalla panorámica a su alrededor irá girando para compensar sus cambios de dirección. Desde luego, ¡quién hubiera pensado que harían falta dispositivos tan sofisticados para estudiar a una inocente mosca de la fruta! Una vez colocada la mosquita en el "simulador", Heisenberg dispuso dos estímulos visuales en posiciones distintas frente al sujeto, que consistían en la figura de una T, bien derecha o bien invertida (boca abajo). En la fase de entrenamiento, cada vez que la mosca volaba en dirección a una de las figuras en concreto, una lámpara calentaba su abdomen produciéndole una sensación desagradable (se trata de un condicionamiento aversivo). Tras una serie de ensayos en los que la orientación hacia la figura escogida era castigada de este modo, se pasaba a una fase de prueba, exactamente igual pero sin estímulos aversivos, para comprobar si las moscas habían aprendido la lección. Así se comprobó que los insectos escogían preferentemente la dirección que no había sido asociada a la descarga. Efectivamente, parece ser que nuestras zumbantes compañeras son capaces de asociar una determinada figura geométrica con un peligro, aunque pasadas 24 horas sin recibir nuevo entrenamiento acaban por olvidar esta asociación y vuelan indistintamente en cualquier dirección.


Preparación experimental de Martin Heisenberg.

Otro procedimiento, bastante más frecuente en los laboratorios, es el de la llamada "escuela de moscas", y nos sirve para descubrir la memoria olfativa de estos animales. Las moscas de la fruta, como otros insectos, basan en el olfato todo su mundo social y la mayor parte de sus actos de comunicación. Las mariposas nocturnas hembra pasan toda la noche extendiendo por el aire determinadas sustancias llamadas feromonas que, al llegar a los receptores químicos del macho, actúan como una llamada nupcial irresistible. Otras feromonas pueden servir para reconocer a los miembros de la propia especie, marcar el territorio o señalar fuentes de alimento, de modo que actúan como las palabras de un insólito lenguaje químico, capaz de obrar maravillas de organización social como las colmenas de abejas que intrigaron a Charles Darwin. Es de esperar, por tanto, que el desempeño de un insecto en tareas que pongan a prueba su capacidad para trabajar con el olfato será más que eficiente. Precisamente para demostrarlo se idearon las primeras "escuelas de moscas" en los años setenta.

Una "escuela de moscas" es una construcción bastante más sencilla que la del ejemplo anterior, y además proporciona conclusiones más sólidas al permitir el estudio de poblaciones enteras de insectos a la vez. Tan sólo es necesario encerrar a un grupo de moscas en un receptáculo por el que hacemos circular una corriente de aire cargada de diferentes olores, y cuyas paredes son electrificables a voluntad del experimentador (parece que la mayoría de los estudiosos que trabajan con moscas prefieren los estímulos aversivos, por algo será). Y ahora se trata de ir emparejando un olor concreto con la dolorosa sensación de la descarga eléctrica. Una vez concluidos los ensayos de condicionamiento, en la fase de prueba se permite a las moscas volar libremente entre dos estancias, cada una de ellas impregnada con uno de los dos olores. La mayoría de ellas acaba por instalarse en el habitáculo del olor no asociado con la descarga, demostrando que el aprendizaje ha tenido lugar.


Procedimiento básico empleado en las "escuelas de moscas".

Pero aún hay más. Dado que con este sistema podemos trabajar a la vez con poblaciones de docenas de individuos, el procedimiento de la "escuela de moscas" para el condicionamiento olfativo es útil para poner a prueba la capacidad memorística de distintas cepas mutantes en las que determinado gen ha sido desactivado, por ejemplo. De este modo, podemos ver si las alteraciones genéticas y bioquímicas influyen de algún modo en el proceso de aprendizaje y memorización, al comparar la proporción de moscas mutantes que se quedan en el compartimento equivocado de la "escuela" con la de las que hacen lo mismo de la variedad normal. Con este procedimiento se han descubierto variedades "amnésicas" de Drosophila, como la cepa dunce, descrita por Seymour Benzer en los setenta (Salomone, 2000) y que nos reveló importante información acerca de ciertas moléculas necesarias para aprender y retener cualquier asociación.

Si el futuro de la investigación psicológica y neurológica del aprendizaje pasa inevitablemente por el estudio de los genes y las biomoléculas (como muchos románticos nos tememos), entonces estos humildes dípteros pueden representar una buena oportunidad para ir empezando el trabajo. Y por eso merecen nuestro agradecimiento. Como mínimo.


Referencias bibliográficas
Hitier, R., Petit, F. y Prèat, T. (2002) La memoria de la mosca. Mente y cerebro, 1, 32-38.
Salomone, M. (3 de octubre de 2000) Misterios de la memoria. El País Semanal.

Enlaces
Prado Moreno (2003) División de neurociencias de la Universidad Pablo de Olavide [documento www]. Dirección en internet: http://www.upo.es/depa/webdex/nrb/antoniopsp.htm
La web de la división de neurociencias de la Universidad de Sevilla, donde el Dr. Prado Moreno realiza sus trabajos con Drosophila.
Torralba Rubial, Antonio (2000) Scriptus Naturae [documento www]. Dirección en internet: http://scriptusnaturae.8m.com/pral/pral.html
Uno de los más completos sitios de entomología (estudio de los insectos) que he encontrado en castellano. Además, cuenta con enlaces muy interesantes.
Feld, M., Locateli, F., Freudhental, R., Merlo, E. y Romano, A. (2002) Bases moleculares de la memoria. ¿Qué nos enseña el cangrejo? [documento www]. Dirección en internet: http://www.quimicaviva.qb.fcen.uba.ar/entrevistas/memoria.htm
En este breve artículo, unos científicos nos muestran sus hallazgos sobre la química de la memoria. Lo más sorprendente de todo es el sujeto que utilizan en sus investigaciones: los cangrejos.

Fuente original de este artículo:
Blanco, F. (2003). Las moscas también aprenden. Psicoteca, http://www.psicoteca.com