La luz procedente del Sol ha hecho posible la existencia de vida, pero al mismo tiempo ha condicionado su apariencia. Y es que la vida en la superficie de la Tierra no puede existir sin protección frente al componente ultravioleta (UV) de la radiación solar, que daña con facilidad el material genético de las células.
La solución se encuentra, además de en las cremas solares que nos aplicamos en verano, en un pigmento oscuro, denominado melanina, capaz de absorber la radiación UV. Como consecuencia, prácticamente todos los organismos, con la notable excepción de las plantas, que utilizan otros mecanismos de protección, están melanizados en mayor o menor grado. Y cuando no lo están, su supervivencia queda supeditada a una nula exposición al Sol, como ocurre con los animales estrictamente trogloditas. Además, un sinfín de animales utiliza la melanina para aumentar la resistencia de sus estructuras corporales, termorregular o generar colores con los que comunicarse. Hay por tanto muchas razones para melanizarse.
Pero la síntesis de melanina puede tener costes además de beneficios, de forma que la manera con que los organismos se pigmentan tiene consecuencias que condicionan su existencia. En animales vertebrados el proceso tiene lugar en unas células especializadas llamadas melanocitos y consiste en la oxidación del aminoácido tirosina. Si durante la oxidación no hay presencia de otro aminoácido (cisteína), el proceso da lugar a la formación de eumelanina, el pigmento oscuro que cumple todas las funciones mencionadas anteriormente.
Pero si en las células hay ciertos niveles de cisteína, entonces ésta interviene en el proceso y da lugar a la formación de feomelanina, un tipo de melanina más clara que aparentemente no cumple ninguna de las funciones anteriores excepto la generación de coloración. La feomelanina aporta el color característico del cabello de las personas pelirrojas y del pelo y plumas de multitud de aves y mamíferos.
Los costes de pigmentación son diversos, pero el más llamativo es el asociado a la síntesis de feomelanina. Al utilizar cisteína en su síntesis hace que se consuma glutatión, una molécula esencial para evitar que las células sufran el ataque de radicales libres, el denominado estrés oxidativo, y degeneren. Al producir feomelanina los organismos pierden así capacidad antioxidante. ¿Por qué entonces la selección natural no ha eliminado este pigmento tan costoso? Seguramente porque la feomelanina debe de aportar algún beneficio que todavía no conocemos bien.
Hace algunos años unos compañeros y yo sugerimos que el consumo de cisteína durante la síntesis de feomelanina podría resultar beneficioso en determinadas condiciones, y es que la cisteína puede resultar tóxica si se encuentra en exceso. Bajo este punto de vista, el consumir cisteína para producir feomelanina representaría un beneficio o un coste dependiendo de las condiciones ambientales. Si el ambiente hace que los organismos sufran elevado estrés oxidativo, entonces necesitarán una elevada capacidad antioxidante, de la que no podrán disponer si producen mucha feomelanina.
Si por el contrario el estrés ambiental es bajo, entonces la producción de feomelanina ayudaría a eliminar un posible exceso de cisteína. Esta hipótesis podría explicar por qué los organismos que se pigmentan con feomelanina han evolucionado en lugares donde se dan ciertas condiciones y las limitaciones que les serían impuestas si esas condiciones cambian. La evaluación de este marco teórico constituye el principal objetivo de la línea de investigación que llevo a cabo en la Estación Biológica de Doñana.
Cuanto mejor entendamos cómo condiciona la pigmentación la evolución de diferentes características de los organismos, más posibilidades habrá de encontrar aplicaciones para prevenir o tratar enfermedades relacionadas con la pigmentación. Estos estudios requieren cuantificar melaninas en pelos y plumas, lo que nos llevó a desarrollar un método no invasivo para hacerlo que además podría ser útil para determinar el riesgo de sufrir melanoma, que se relaciona con los niveles de feomelanina. Queda mucho por hacer, pero el poner las bases bioquímicas de la síntesis de melaninas en un contexto evolutivo podría hacer ver la existencia de costes que no se tenían en cuenta y sentar las bases para una medicina individualizada dependiente del patrón de pigmentación.
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