Murciélagos, buñuelos y el temblor de los indígenas

Este texto ha sido el ganador del concurso DIPC de divulgación científica de Ciencia Jot Down 2019.

Baja el sol en el Pacífico, marcando en el océano su marcha con un trazo cada vez más débil, más fino, más rojo. Y se hace de noche en la isla. Solo una luz tenue, que se derrama desde el interior de una casa de madera resguardada bajo los árboles, deja entrever una mujer que fríe buñuelos de uhang en la cocina. Estos buñuelos de camarones son su plato preferido para los días especiales, y hoy lo es. La tranquilidad de esta hora mágica del atardecer, sin apenas ruidos salvo el oleaje y el crepitar del aceite en las cocinas, solo se ve truncada por una bandada de zorros voladores, que se desprenden de los árboles en busca de frutas que comer. ¡Fanihi, fanihi!, gritan los niños. El escándalo de unos y otros cesa de nuevo según la nube negra se va alejando. Frente a la cocina, unos pocos de estos murciélagos cuelgan aún de las ramas de los árboles, que se chocan en un baile sin final.

Esta noche, sin embargo, es diferente. Esta noche, un equipo de investigadores estadounidenses ha llegado a la tierra de los chamorros. No les asombra lo patente que es la influencia de su país, pues las Marianas no dejan de ser territorio no incorporado de Estados Unidos. Los restos de su pasado como colonia española, desde la cocina al lenguaje, sí les resultan más sorprendentes. Y pese a todo, allí en medio del Pacífico, los chamorros han conseguido permanecer fieles a su cultura y sus raíces indígenas en la isla de Guam.

No es esta la primera expedición que desembarca en la isla. Desde hace décadas, Guam cautiva a los investigadores. Los que vienen no son ecólogos ni antropólogos, como rumoreaban los locales cuando llegaron los primeros: estos estudian el cerebro, y son los indígenas quienes les intrigan.

Las enfermedades neurodegenerativas, que ellos estudian al otro lado del océano, suponen la muerte paulatina de neuronas en una u otra parte del cerebro. Algunas de estas enfermedades son muy comunes; es el caso del alzhéimer, que destruye circuitos cruciales para la formación y el almacenamiento de la memoria en una de cada tres personas. Otras, por suerte, son mucho menos frecuentes; la degeneración de las neuronas motoras es un buen ejemplo. Estas neuronas son la correa de transmisión que conecta el centro del sistema nervioso con los músculos. Al morir, sus órdenes se ahogan y los movimientos musculares se ven impedidos, lo cual suele llevar a debilidad muscular, calambres y espasmos.

Normalmente, las distintas versiones de la enfermedad de las neuronas motoras solo afectan a una persona en varios cientos o miles. Entre la comunidad indígena de Guam, no obstante, una variante particular es hasta cien veces más común. Primero, los científicos dedujeron que debía de tratarse de alguna mutación que estuviese causando la enfermedad. Escondida en los genes de los chamorros y resistiéndose a ser encontrada, se habría extendido en la población rápidamente por su endogamia, pensaron. Con todo, nadie consiguió encontrar un solo factor genético que explicase este fenómeno tan sorprendente, tan tristemente característico de Guam. «Algo se nos está escapando», debieron pensar los investigadores, quizá mientras una bandada de zorros voladores hacía sacudir las ramas de los árboles. Y alguien miró a las cícadas.

Las cícadas parecen palmeras, pero no lo son. En realidad, son un fósil del Jurásico que ha sobrevivido hasta nuestros días. Escondida bajo el suelo estaba la clave para resolver el enigma de Guam: las intrincadas raíces de estos árboles se engarzan con cianobacterias bajo tierra. Bacteria y planta establecen una relación simbiótica donde la vecindad beneficia a ambos organismos, que así intercambian nutrientes.

Esta simbiosis resultó ser el origen de la enfermedad en los guameños: las cianobacterias destilaban una toxina que era absorbida por las raíces de las cícadas y se transportaba hasta sus semillas; semillas que los chamorros molían habitualmente para extraer una dulce harina con la que hacer sus tortitas y buñuelos. Esta toxina se identificó después como β-metilamino-L-alanina o BMAA. Aun así, algo seguía sin encajar. Las semillas no podían explicarlo todo: sí que contenían BMAA, pero la dosis era muy baja. Demasiado. Conforme subimos en una cadena trófica, no obstante, las sustancias se concentran. Por eso, por ejemplo, los peces más grandes (como el pez espada o el atún) suelen tener mayores trazas de mercurio que las especies más pequeñas (como la caballa o el boquerón). Es por eso también que la toxina se ha cebado con los indígenas de Guam: el BMAA pasaba primero de la bacteria a la planta, pero también, después, de sus semillas a los zorros voladores, que los chamorros cazaban con avidez y cocinaban en estofado. De hecho, la carne de estos murciélagos ha sido tan apreciada por los locales, que la consideraban un manjar, que una de las especies endémicas de las Marianas (Pteropus mariannus) está hoy amenazada, y otra (Pteropus tokudae) ya se ha declarado extinta.

Al comer tanto harina de estas semillas como los propios zorros voladores, el BMAA se acumulaba en los guameños. De este modo, podría entonces penetrar en sus cerebros y ahogar a sus neuronas, aunque aún quedaban muchos cabos por atar. Que dos cosas estén relacionadas no implica que una cause la otra, por supuesto. Para ello, habría que demostrar que la ingesta de BMAA daña directamente a las neuronas. Esto es precisamente lo que intentó ver, en macacos, un grupo de investigadores neoyorquinos liderado por Richard Robertson. En el verano de 1987, mientras el «Never Gonna Give You Up» de Rick Astley empezaba a sonar en la radio del laboratorio, publicaron sus primeros resultados: los monos que habían tomado BMAA, al cabo de varias semanas, se habían vuelto más débiles y descoordinados y habían perdido masa muscular. En los cerebros de los monos que comen frutas contaminadas con BMAA se han detectado además ovillos y placas aberrantes, que son características de la demencia que también aflige a los chamorros. Curiosamente, los resultados no han sido tan claros cuando otros laboratorios han intentado replicar este estudio en roedores, y no todos han observado daños neurológicos como consecuencia de la toxina.

En humanos, en cualquier caso, cada paciente es un mundo. De entrada, existen múltiples formas de la enfermedad, y del mismo modo muchas causas genéticas y ambientales distintas. Los primeros investigadores que llegaron a Guam no erraban al buscar entre los genes de los chamorros algo que pudiese explicar el fenómeno; existen en efecto mutaciones que se han ligado a esta enfermedad. Sin embargo, la mayoría de los pacientes no las presenta, y nadie puede hoy en día señalarles el culpable de sus síntomas. En esta como en tantas otras enfermedades neurológicas, muchos factores de riesgo (tanto genéticos como ambientales) confabulan a menudo para que la enfermedad llegue a desencadenarse. No basta con la aparición de uno de ellos: una variante concreta de un gen clave o la exposición a una sustancia tóxica pueden predisponer más o menos a padecer la enfermedad, pero rara vez son capaces de decidir el destino por sí mismos.

La gran incógnita del enigma de los chamorros seguía por despejar. ¿Cómo consigue el BMAA dañar a las neuronas? Como las cícadas, que parecen palmeras sin serlo, esta toxina se asemeja a algo con lo que nada tiene que ver, y eso confunde el organismo. Por una parte, cuando el cuerpo digiere BMAA, forma sustancias muy parecidas al glutamato, el principal transmisor que las neuronas usan para comunicarse unas con otras en el cerebro. Así, estos derivados de BMAA consiguen activar los receptores de glutamato, agobiando —sobreexcitando— a las neuronas hasta llegar a matarlas. Por otro lado, la toxina parece contar con un segundo truco: el BMAA se parece también mucho a la serina, uno más de los veinte aminoácidos que al combinarse forman nuestras proteínas. Cuando el cerebro absorbe la toxina, la maquinaria molecular dentro de las neuronas puede equivocarse e incorporar BMAA en lugar de serina en las proteínas neuronales. Esto las hace deformes y arrastra a las neuronas a la muerte, según indica un estudio de 2013 liderado por Rachael Dunlop. Otro experimento con macacos descubrió que, si el mono ingería el BMAA junto con una dosis de serina, esta lo protegía de desarrollar la enfermedad, ya que conseguía competir con la toxina. Cuando había suficiente serina, este lobo con piel de cordero no lograba incrustarse en las proteínas neuronales y, pese a seguir disfrazado, era ya inofensivo.

La dieta de quienes lean esto, naturalmente, será muy distinta de la de los indígenas de Guam. Sin embargo, esta toxina puede también formar aerosoles y ser arrastrada por el aire hasta llegar a los pulmones. Quizá por eso, según estudios epidemiológicos, la degeneración de las neuronas motoras es hasta veinticinco veces más común en personas que viven cerca de lagos contaminados, donde las cianobacterias tiñen de verde las aguas y sus desechos asfixian la vida, a menudo con consecuencias trágicas para todo el ecosistema.

Desde el río Darling en Australia a las costas del mar Menor en España, el cambio climático está aumentando la frecuencia de estas catástrofes. La contaminación y la sobreexplotación agraria abonan las aguas que, más calientes, son el caldo de cultivo perfecto para las cianobacterias. En ríos, lagos o mares poco profundos, el crecimiento de estos microorganismos puede ser explosivo. Según el agua estalla de verde, su oxígeno se agota rápidamente, y esto asfixia a peces y otros animales acuáticos, que amanecen muertos en las orillas. Estos microorganismos pueden fabricar una plétora de sustancias, no solo BMAA. Algunas de ellas son toxinas que irritan la piel y los ojos, otras dañan el hígado. Y hay una, como hemos visto, que parece atravesar el cerebro y dañar las neuronas. El debate sigue abierto sobre si el BMAA provoca degeneración de las neuronas motoras más allá de las comunidades indígenas del Pacífico, y es poco probable que una exposición corta a la toxina tenga consecuencias. Para poder dar una respuesta clara hace falta primero averiguar cuánto BMAA se necesita para dañar las neuronas, pero también por dónde tiene que llegar y durante cuánto tiempo. Por ahora solo sabemos que puede ser un factor de riesgo para la degeneración de las neuronas motoras, pero la comunidad científica sigue obcecada en entenderlo mejor. «Quizá este nuevo viaje dé con las piezas que aún faltan en el puzle», piensa la científica que lidera la nueva expedición, mientras comparte buñuelos de camarones con una familia de chamorros. O quizá, si no, vuelvan a Guam el próximo verano.

Referencias:

• Cunningham, L. J., Beaty, J. J. & Beaty, J. J. A history of Guam. Bess Press, (2001)
• Spencer, P. et al. «Guam amyotrophic lateral sclerosis-parkinsonism-dementia linked to a plant excitant neurotoxin». Science 237, 517–522 (1987).
• Cox, P. A., Davis, D. A., Mash, D. C., Metcalf, J. S. & Banack, S. A. «Dietary exposure to an environmental toxin triggers neurofibrillary tangles and amyloid deposits in the brain». Proceedings. Biol. Sci. 283 (2016).
• Tian, K.-W., Jiang, H., Wang, B.-B., Zhang, F. & Han, S. «Intravenous injection of l-BMAA induces a rat model with comprehensive characteristics of amyotrophic lateral sclerosis/Parkinson-dementia complex». Toxicol. Res.  5, 79–96 (2016).
• Myhre, O., Eide, D. M., Kleiven, S., Utkilen, H. C. & Hofer, T. «Repeated five-day administration of L-BMAA, microcystin-LR, or as mixture, in adult C57BL/6 mice – lack of adverse cognitive effects». Sci. Rep. 8, 2308 (2018).
• Dunlop, R. A., Cox, P. A., Banack, S. A. & Rodgers, K. J. «The Non-Protein Amino Acid BMAA Is Misincorporated into Human Proteins in Place of l-Serine Causing Protein Misfolding and Aggregation». PLoS One 8, e75376 (2013).
• Proctor, E. A., Mowrey, D. D. & Dokholyan, N. V. «β-Methylamino-L-alanine substitution of serine in SOD1 suggests a direct role in ALS etiology». PLOS Comput. Biol. 15, e1007225 (2019).
• Ho, J. C., Michalak, A. M. & Pahlevan, N. «Widespread global increase in intense lake phytoplankton blooms since the 1980s». Nature 574, 667–670 (2019).