Cuando hace frío, los mamíferos tenemos una ventaja sobre los animales ectotérmicos o “de sangre fría”: nuestros músculos pueden generar calor. Este proceso es necesario para mantener estable la temperatura de nuestro cuerpo al convertir el combustible en movimiento, e incluso ocurre cuando nuestros músculos están relajados.

Ahora, investigadores australianos han identificado una forma específica en la que el tejido muscular de los mamíferos evolucionó a partir de animales ectotérmicos. Los resultados han sido publicados en The Proceedings of the National Academy of Sciences.  

Estudios anteriores han sugerido que las criaturas de sangre caliente evolucionaron a partir de criaturas de sangre fría. Por lo tanto, debió haber ocurrido algún cambio que permitiera generar calor incluso cuando los músculos no están en uso. En este nuevo esfuerzo, los autores buscaron develar esa incógnita.

La evolución

Primero notaron que los músculos de las criaturas de sangre fría y de sangre caliente son básicamente iguales. Así, razonaron que debía haber ocurrido algún pequeño cambio en la forma en que se regula el calor en las células musculares. Eso los llevó a relacionarlo con cómo se regulan los iones de calcio.

Para que los mamíferos produzcan más calor, sus células musculares deben haber evolucionado para retener altas cantidades de calcio en el líquido que las rodea. Bajo este escenario, los músculos necesitarían gastar energía para eliminar el exceso de calcio, resultando en la liberación de calor.

Los investigadores recolectaron muestras de ambos y luego observaron cómo respondían a los niveles crecientes de iones de calcio. Esto con el objetivo de obtener más información sobre las diferencias de la fibra muscular entre los mamíferos y las criaturas de sangre fría.

RyR

El equipo analizó el calcio disuelto en las fibras musculares de sapos de caña, ratones y personas con hipertermia maligna. Esta es una condición que a menudo es causada por una mutación en un receptor de rianodina que hace a los canales de calcio más propensos a abrirse cuando se exponen a un estimulante.

Los receptores de rianodina (RyR) son canales de calcio intracelulares en tejidos animales como músculos y neuronas, por donde fluyen los iones de calcio. Las bombas de iones de calcio funcionan en la dirección opuesta, bombeando hacia el otro lado, para restablecer el equilibrio dentro de las células.

En el músculo esquelético de los mamíferos, se expresa un tipo llamado receptor denominado RyR1. Por otro lado, en los animales ectotérmicos se expresan dos tipos del receptor en su músculo esquelético, αRyR y βRyR.

Los resultados mostraron que en los mamíferos, los aumentos abruptos de calcio en el líquido que rodea las fibras musculares en reposo hacen que los iones se acumulen en un compartimento envuelto en una membrana dentro de las células llamado retículo sarcoplásmico, en lugar de ser liberados rápidamente.

Importancia

Usualmente, una entrada de iones de calcio en las células musculares provoca que los canales RyR liberen más calcio en el citoplasma de la célula. Esto desencadena una cascada que conduce a la contracción muscular. Sin embargo, los mamíferos parecen haber desarrollado cierta resistencia al aumento de los niveles de calcio.

Esto es importante porque permite una fuga constante de iones de calcio desde el retículo sarcoplásmico, lo cual a su vez obliga a la bomba de iones de calcio a trabajar más, produciendo más calor. Al parecer, perder una forma de RyR ayudó a que los músculos de los mamíferos se volvieran menos sensibles a los desencadenantes de iones de calcio.

La investigación agrega detalles a nuestra comprensión no solo de la evolución de los mamíferos, sino también de nuestra propia salud. Nos permite comprender cómo nuestros músculos queman energía incluso cuando no estamos haciendo nada.