La hibernación, entendida como el estado de sopor en que entran algunos mamíferos a lo largo de varios días e incluso meses, es una adaptación para resistir desafíos ambientales estacionales funcionalmente distinta del sopor diario, que, en cambio, es una estrategia fisiológica para enfrentar entornos impredecibles. Un equipo de ecólogos estudió las respuestas de una de estas especies, el monito del monte, y mostró su sorprendente capacidad de transitar de la hibernación al sopor diario en condiciones de temperaturas extremas e incluso en épocas de reproducción.
Las historias de ciencia ficción donde humanos hibernan durante años para poder viajar distancias interestelares, se inspiran en realidad en la capacidad de algunos animales de reducir su metabolismo para caer en un sopor de horas, días o hasta meses. Pero, para conocer las posibilidades que podrían tener los seres humanos de hibernar por largos períodos, primero hay que entender los procesos fisiológicos de estos hibernantes naturales.
Roberto Nespolo, académico en el Instituto de Ciencias Ambientales y Evolutivas,dela Universidad Austral de Chile e investigador en CAPES y en iBio, justamente nos introduce en el tema con un ejemplo cinematográfico: “Hace poco se estrenó en Netflix la película futurista “Passengers”, que narra una aventura en un viaje espacial. El viaje duraba 120 años, y los cinco mil pasajeros de la nave iban metidos en unos sarcófagos computarizados que los mantenían en hibernación. Uno de ellos despierta por error a los 30 años de viaje, sin poder volver al letargo. Este tipo de historias son antiguos anhelos del ser humano, retratados en historias de ciencia ficción desde la época de Julio Verne, e inspirados en mamíferos hibernantes como el monito”.
El monito del monte (Dromiciops gliroides), marsupial endémico chileno, es uno de los últimos representantes vivos del orden Microbioteria, y por eso, se le considera un verdadero fósil viviente y un objeto de estudio frecuente de varios equipos de ecólogos. Nespolo encabeza uno de estos equipos, el cual demostró, en palabras del investigador, “las capacidades extremas de hibernación de este marsupial, lo cual es relevante tanto por el conocimiento básico, como por las posibles aplicaciones”.
“Conocer la diversidad de animales que naturalmente hacen sopor nos ha mostrado ésta que es una capacidad inherente de los mamíferos, independientemente de su origen evolutivo” añade. “Incluso se ha podido inducir sopor en ratones de laboratorio, y se ha descubierto el mecanismo exacto que lo provoca: un circuito neuronal hipotalámico, que detecta la caída de glucosa sanguínea y reduce el punto de control de la termorregulación corporal, según un trabajo de Takahashi del 2020”.
La investigación sobre el sopor del monito del monte, quedó plasmada en el artículo, “Heterothermy as the Norm, Homeothermy as the Exception: Variable Torpor Patterns in the South American Marsupial Monito del Monte (Dromiciops gliroides)”, en el que participaron, además de Nespolo, los investigadores CAPES Enrico Rezende y Francisco Bozinovic, en conjunto con Carlos Mejías, Angelo Espinoza, Julián Quintero-Galvis y Francisco Fontúrbel.
Hibernación y sopor diario
Para entender este fenómeno, debemos conocer primero algunos términos como homeotermia, que es la capacidad de mantener la temperatura corporal independiente de la temperatura ambiental, y heterotermia, que es el nombre genérico para los animales capaces de hacer sopor diario y estacional, este último, lo que comúnmente entendemos como hibernación.
Normalmente, las especies, o hibernan, o hacen sopor diario, y no es común encontrar un mamífero hibernante y heterotermo diario, como el monito del monte. “Junto a mi querido amigo y mentor, Pancho Bozinovic (coautor de este trabajo), describimos hace tiempo con estudios de laboratorio que el monito podía hacer ambas cosas, y este es el primer registro que pudimos hacer con animales en su hábitat”, comenta Nespolo, y señala otra de las innovaciones en este estudio: “pudimos implementar un sistema de “experimentos de mesocosmos”, donde medimos la cantidad de energía que consumen los monitos en actividad y sopor, y con un termógrafo, pudimos determinar la distribución del calor corporal”.
Parte de esta investigación incluyó el registro audiovisual de este fenómeno, por medio de un video inédito asociado a la tesis de Carlos Mejías. En el video (ver abajo), se logra captar cómo un individuo activo calienta al resto del grupo, en base a termografía combinada con imagen. Durante la hibernación, monitos, murciélagos, lirones o marmotas, entre otros, reducen el consumo de energía hasta en un 95%. En comparación, si una persona de 70 kg de peso, que gasta unos 12.500 kilojoules diarios, hibernara, bajaría ese consumo a unos 250 kilojoules/día, exclusivamente obtenidos de las reservas grasas. En otras palabras, una persona despierta consumiría la energía de 20 personas en hibernación, por lo que podría mantenerse muchos meses en este estado, sólo consumiendo las grasas corporales.
Invierno, verano, cambio climático y una sorpresa
Otro de los hallazgos del estudio es que los monitos pueden entrar en letargo diario a distintas temperaturas ambientales, incluso en verano. ¿Por qué ocurre este fenómeno? “Nuestros datos sugieren que los monitos entran en sopor cada vez que sus niveles de glucosa sanguínea bajan de cierto umbral, y si la temperatura ambiental es menor a unos 10ºC, este sopor se prolonga por varios días” explica el ecólogo, “durante el sopor, los animales hacen un switch entre el metabolismo de carbohidratos al de las grasas, y si las reservas lipídicas son grandes, el sopor también se puede prolongar”.
Los monitos son hiperfágicos, es decir, ingieren una gran cantidad y variedad de alimentos, con preferencia por los frutos con azúcares simples (fructosa, glucosa). Mientras encuentren estas dietas, permanecerán activos, y tan pronto se acaba, entrarán en sopor. Nespolo puntualiza que “esto genera un mecanismo “lipostático” de control de la hibernación, en que las reservas de grasa acumuladas en otoño deben durar hasta primavera, y los animales despiertan hambrientos, buscando frutos”. Además, advierte que “si la época de frutos no cuadra con el despertar del sopor, por ejemplo, como producto del calentamiento global, en que la floración se adelanta, esto podría significar una amenaza para esta especie”.
En el experimento, uno de los monitos estudiados fue una hembra con 2 crías, permitiendo a los investigadores estudiar los períodos de letargo de los 3 animales. Nespolo indica que “tanto madre como crías estaban en sopor, a una temperatura corporal de 24ºC. Existen pocos reportes de animales que hacen sopor durante la reproducción, y particularmente pocos marsupiales que lo hagan. Es interesante pues los marsupiales invierten la mayor parte de la reproducción en la lactancia, y que sean capaces de interrumpir este periodo a la espera de épocas mejores, demuestra que este “oportunismo” energético es bastante general”.
Hibernación flexible
Este estudio pionero, muestra la gran flexibilidad fisiológica de los monitos. Por un lado, hacen sopor diario, incluyendo la época reproductiva, debido a la sensibilidad a la glucosa, y por otro, hibernan con periodos continuados de sopor de hasta 12 días. Nespolo también describe que “son capaces de hibernar a cero grados y poseen un delicado control de la temperatura corporal durante estos periodos. Cuando la temperatura ambiental cae por debajo de los cero grados, el monito produce pequeñas cantidades de calor metabólico, es decir, «termorregula», para mantener su temperatura corporal levemente por sobre los cero grados. Esto, porque lo más dañino del congelamiento es la formación de hielo en los tejidos, que rompe las células”.
Investigaciones en otros animales, tales como varios invertebrados y algunos peces y anfibios, han descrito proteínas o polisacáridos anticongelantes en hemolinfa, sangre y tejidos, lo que permite que se congelen sin sufrir daño a sus tejidos. Pero en mamíferos y aves estas moléculas no existen. “Este trabajo muestra que el mecanismo para sobrevivir el congelamiento es la termorregulación en sopor, lo cual explica cómo sobreviven muchas poblaciones andinas de monito, en bosques de Lenga (Nothofagus pumilio), en donde caen varios metros de nieve cada año”, señala Nespolo. “Esto es sorprendente pues para un mamífero de zonas templadas, sobrevivir varios meses a temperaturas de congelamiento es todo un record. Pudimos registrar temperaturas internas, de los tejidos del monito, de 0.5ºC por periodos de 48 horas. Además, los monitos son capaces de salir de este sopor profundo en menos de una hora, y volver a actividad completamente normal. Por ejemplo, el hibernante más extremo del planeta es la ardilla terrestre ártica, que vive en Alaska (latitud polar: 64ºN), un animal de un kilo de peso que hiberna a -30ºC, pero que sus tejidos alcanzan -1.3ºC. El monito, con sus 40g de peso, sólo se distribuye hasta los 43ºS, y presenta capacidades fisiológicas similares a las de la ardilla ártica”, finaliza.
Texto: Comunicaciones CAPES
Créditos de imagen: Roberto N´espolo