Si observáramos a un grupo de animales viviendo en condiciones idénticas, esperaríamos que envejecieran de manera similar. Sin embargo, un nuevo estudio de Stanford revela que peces de vida corta con genética similar envejecen de forma muy diferente, y lo peculiar es que estas diferencias se manifiestan temprano. A mitad de la vida de los peces, la forma en que nadan y duermen ya puede indicar si tendrán una vida larga o corta.
El estudio fue liderado por las investigadoras postdoctorales Claire Bedbrook y Ravi Nath, y surgió de una colaboración entre los laboratorios de la genetista Anne Brunet y el bioingeniero Karl Deisseroth.
La idea principal es sencilla pero sorprendente: el comportamiento podría ser uno de los indicadores más tempranos y sensibles de cómo se desarrolla el envejecimiento, no solo en peces, sino posiblemente en otras especies también.
Observando el envejecimiento de forma exhaustiva
La mayoría de los estudios sobre el envejecimiento comparan grupos de animales jóvenes con grupos de animales viejos. Esto es útil, pero también es como comparar fotos de la infancia con fotos de la jubilación e intentar adivinar lo que sucedió en el medio. Se pierde la línea de tiempo personal: los giros, las mesetas y los momentos en que las cosas cambian repentinamente.
Bedbrook y Nath querían hacer algo más interesante: seguir a los mismos individuos de forma continua, día y noche, a lo largo de toda su vida adulta.
Para lograrlo, utilizaron el pez turquesa africano –un favorito en los estudios de envejecimiento porque vive solo entre cuatro y ocho meses, pero aún comparte muchas características biológicas con vertebrados de mayor longevidad, incluidos los humanos.
Capturando las rutinas diarias de los peces
Los investigadores construyeron un sistema automatizado donde cada pez vivía en su propio tanque bajo vigilancia constante con cámaras. En total, rastrearon a 81 individuos y recopilaron miles de millones de fotogramas de video.
A partir de estas imágenes, el equipo extrajo medidas detalladas de la postura, la velocidad, el movimiento y el descanso. El comportamiento se dividió en 100 “sílabas conductuales” distintas: pequeñas acciones repetibles que componen la rutina diaria del pez.
“El comportamiento es una lectura maravillosamente integrada, que refleja lo que está sucediendo en todo el cerebro y el cuerpo”, dijo Brunet.
“Los marcadores moleculares son esenciales, pero solo capturan fragmentos de la biología. Con el comportamiento, se observa todo el organismo de forma continua y no invasiva”.
Los peces divergieron temprano, no tarde
Después de que los peces completaron sus vidas, los investigadores los agruparon por longevidad –quién vivió más tiempo, quién murió antes– y luego esencialmente rebobinaron la cinta para ver cuándo comenzaron las diferencias.
Descubrieron que la separación comenzó sorprendentemente temprano: alrededor de los 70 a 100 días de edad, que es la mitad de la vida para un pez turquesa, los peces de “vida corta” y “vida larga” ya se comportaban de manera diferente.
El sueño fue una de las señales más claras. Los peces que murieron antes tendían a dormir no solo por la noche, sino cada vez más durante el día. Los peces que vivieron más tiempo dormían principalmente por la noche, manteniendo un ritmo normal de día y noche.
El movimiento también importó. Los peces de mayor longevidad tendían a nadar con más vigor. Cuando se movían rápidamente por el tanque, alcanzaban velocidades más altas. También eran generalmente más activos durante las horas de luz.
Y lo más sorprendente: estos no eran solo patrones que se podían notar después de los hechos. El equipo utilizó modelos de aprendizaje automático y descubrió que solo unos pocos días de datos de comportamiento de un pez de mediana edad podían predecir su esperanza de vida final.
“Los cambios de comportamiento al principio de la vida nos están diciendo sobre la salud futura y la esperanza de vida futura”, señaló Bedbrook.
El envejecimiento no fue un deslizamiento gradual
Otra sorpresa fue la forma del envejecimiento. Los investigadores esperaban un declive lento y gradual. En cambio, la mayoría de los peces pasaron por dos a seis transiciones de comportamiento rápidas –cada una de las cuales duró solo unos días– seguidas de etapas más estables que duraron semanas.
Los peces no retrocedieron al azar entre estas etapas. Principalmente avanzaron en secuencia, como pasar por capítulos.
“Esperábamos que el envejecimiento fuera un proceso lento y gradual. En cambio, los animales permanecen estables durante largos períodos y luego hacen una transición muy rápida a una nueva etapa”, dijo Bedbrook.
“Ver esta arquitectura escalonada aparecer solo a partir del comportamiento continuo fue uno de los descubrimientos más emocionantes”.
El equipo compara este patrón con una torre de Jenga. Se pueden sacar muchos bloques con poco cambio aparente, hasta que una extracción fuerza un reajuste repentino.
Esta idea de envejecimiento “por etapas” también coincide con algunas investigaciones humanas que sugieren que los marcadores del envejecimiento cambian en oleadas, especialmente en la mediana edad y la vejez. El estudio con peces turquesas añade una versión conductual a esta historia.
La biología detrás de esto
Los investigadores no se detuvieron en el comportamiento. En un punto de la edad adulta en que el comportamiento podía predecir de manera confiable la esperanza de vida, observaron la actividad génica en ocho órganos.
En lugar de obsesionarse con genes individuales, buscaron cambios coordinados en grupos de genes involucrados en procesos compartidos.
Las mayores diferencias aparecieron en el hígado. Los peces con trayectorias de envejecimiento más cortas tenían una mayor actividad en los genes relacionados con la producción de proteínas y el mantenimiento celular.
No es una explicación completa, pero es una pista molecular de que la biología interna está cambiando junto con los cambios de comportamiento.
Por qué esto podría ser importante para las personas
Este es un estudio con peces, por lo que nadie está diciendo que su reloj inteligente pueda predecir cuánto vivirá mañana. Pero la idea tiene ecos humanos obvios.
Ya rastreamos el movimiento y el sueño constantemente a través de teléfonos y dispositivos portátiles. Si los cambios sutiles en los patrones de actividad señalan cambios de salud tempranos, mucho antes de que la enfermedad sea evidente, eso podría ser una herramienta poderosa para la prevención.
“El comportamiento resulta ser una lectura increíblemente sensible del envejecimiento”, dijo Nath. “Puede observar a dos animales de la misma edad cronológica y ver solo por su comportamiento que están envejeciendo de manera muy diferente”.
El sueño, en particular, es un foco importante para el equipo en el futuro. En los humanos, la calidad del sueño a menudo disminuye con la edad, y el sueño interrumpido se ha relacionado con el deterioro cognitivo y las enfermedades neurodegenerativas.
Nath quiere explorar si el sueño en sí se puede manipular para apoyar un envejecimiento más saludable, y si la intervención temprana podría encaminar a alguien hacia una mejor trayectoria de envejecimiento.
Direcciones futuras de la investigación
Los investigadores también planean probar si las trayectorias de envejecimiento se pueden alterar mediante intervenciones como cambios en la dieta o modificaciones genéticas que podrían ralentizar el ritmo del envejecimiento.
Bedbrook está interesada en hacer que el sistema sea más “real”, permitiendo que los peces interactúen socialmente y experimenten entornos más ricos, en lugar de vivir solos en un tanque.
“Ahora tenemos las herramientas para mapear el envejecimiento de forma continua en un vertebrado”, dijo. “Con el auge de los dispositivos portátiles y el seguimiento a largo plazo en humanos, estoy emocionado de ver si los mismos principios –predictores tempranos, envejecimiento por etapas, trayectorias divergentes– se cumplen en las personas”.
Y el laboratorio de Deisseroth añade una nueva frontera: rastrear la actividad cerebral de forma continua durante largos períodos de tiempo para ver cómo los cambios neuronales se alinean con estas etapas de envejecimiento conductual.
Si la actividad cerebral cambia al ritmo del envejecimiento, o incluso lo impulsa, eso podría abrir una nueva forma de pensar sobre lo que determina el ritmo del envejecimiento en primer lugar.
El estudio se publica en la revista Science.
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