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Quilo de Ciencia

El quilo, con “q” es el líquido formado en el duodeno (intestino delgado) por bilis, jugo pancreático y lípidos emulsionados resultado de la digestión de los alimentos ingeridos. En el podcast Quilo de Ciencia, realizado por el profesor Jorge Laborda, intentamos “digerir” para el oyente los kilos de ciencia que se generan cada semana y que se publican en las revistas especializadas de mayor impacto científico. Los temas son, por consiguiente variados, pero esperamos que siempre resulten interesantes, amenos, y, en todo caso, nunca indigestos.

Cuando los mocos de tu vecino veas gotear…

Mocos y evolución - Quilo de Ciencia podcast - Cienciaes.com

Cuando los mocos de tu vecino veas gotear…pon tus defensas a funcionar

Si un aspecto de nuestra naturaleza animal parece indiscutible es que tendemos a ponernos inmediatamente a salvo cuando detectamos un peligro que amenaza nuestra vida. Durante nuestra evolución, como durante la de tantas otras especies, nuestro sistema nervioso ha sufrido una gran presión de selección para evaluar el entorno en todo momento y desencadenar, prácticamente de manera instantánea, movimientos reflejos o comportamientos que pueden salvar nuestra integridad física. El rápido control de las células musculares por las neuronas resultó ser fundamental para la supervivencia. Solo los individuos con mayor rapidez de reacción sobrevivieron lo suficiente para transmitir sus genes, antes de convertirse en la merienda de algún predador.
Resulta obvio que no debemos perder tiempo en ponernos a salvo. Si se nos abalanza un leopardo hambriento, no podemos pararnos a pensar ni un segundo qué hacemos. Simplemente, hay que correr en la dirección opuesta lo más rápidamente posible y encontrar un refugio. Ese comportamiento puede que no sea suficiente para salvarnos, pero no reaccionar con rapidez frente al peligro supone una muerte segura.

Si, finalmente, nos salvamos del terrible ataque, seguramente lo recordaremos vívidamente y procuraremos no volver a pasar por el lugar donde sucedió. Igualmente, si algún congénere observó nuestra ordalía, también evitará adentrarse por ese lugar. Y si en el futuro no tenemos más remedio que atravesar ese paraje, por ejemplo, para acceder a agua potable, sin duda iremos mejor preparados para enfrentarnos a la amenaza o evitarla.

El tiempo es vida

Nuestro organismo debe reaccionar también frente a amenazas mucho más pequeñas en tamaño, pero no menos letales que un gran felino. Me refiero, claro está, a los microrganismos patógenos que, antes del advenimiento de la medicina moderna, podían causar la muerte casi con la misma seguridad que un gran predador. En particular, porque los efectos debilitantes de la enfermedad infecciosa transforman en presas fáciles a los enfermos.

Las bacterias y los virus se reproducen a una enorme velocidad, y el sistema inmunitario debe reaccionar contra ellos de manera rápida y expeditiva. Como posiblemente ya sepas, una bacteria, de un picogramo de peso, dejada sola en un medio nutritivo ilimitado, sin freno a su reproducción, la cual sucede una vez cada veinte minutos en esas condiciones, habría generado una masa de bacterias igual a la del planeta Tierra en menos de tres días. Evidentemente, sin poner freno a la expansión de las bacterias que nos infectan moriríamos rápidamente.

Nuestro sistema inmunitario es el encargado de enfrentarse a las bacterias que cada instante nos acechan. Puesto que no hay tiempo que perder, para facilitar la defensa, los líquidos de nuestro cuerpo son ya tóxicos. Tras cualquier roce o herida, en cuanto los microrganismos penetran la piel, son atacados por proteínas tóxicas para cualquier célula, incluidas las nuestras.

Un veneno necesario: el sistema del complemento

Sí, sí, así es, por sorprendente que pueda parecer. La amenaza que los microrganismos plantean a los animales es tan seria que estos deben ser inmediatamente atacados si penetran en el organismo. Para ello, las armas deben estar ya preparadas y deben actuar con tal celeridad que no pueden detenerse para determinar el tipo de invasor, ni siquiera para analizar si se trata de una de nuestras propias células. Afortunadamente, al ser atacadas, nuestras células cuentan con un antídoto para ese «veneno», el cual, si quieres saberlo, es el llamado «sistema del complemento».

El antídoto contra el sistema del complemento está funcionando en la membrana de todas nuestras células a cada momento, del mismo modo que en los líquidos que las bañan funciona el complemento, llamado así porque, cuando se descubrió, se supuso que complementaba la acción de los anticuerpos. En realidad, podemos decir hoy que sucede lo contrario, y son los anticuerpos los que complementan y potencian la actividad tóxica continuada del complemento.

Sea como sea, estamos vivos porque el sistema del complemento es eficaz y porque nuestro antídoto contra él es igualmente eficaz. Al parecer, a lo largo de la evolución, los animales no han podido encontrar una estrategia más segura que esta para controlar a los microorganismos. Que para sobrevivir a las infecciones las células tengan que vivir bañadas en un «veneno» —producido por el hígado— y disponer siempre de un antídoto, no parece una estrategia muy sensata.

¿Un espionaje del cerebro?

Pero, como es bien sabido, el complemento y las células inmunitarias innatas, como macrófagos y neutrófilos, que acuden al sitio de infección a comerse literalmente a las bacterias, no bastan para detenerlas. Es necesario asimismo poner en marcha otros mecanismos de defensa lo más rápidamente posible.

De hecho, lo más eficaz sería poner en marcha esos mecanismos antes incluso de que el microorganismo tenga la oportunidad de atacarnos. No obstante, a diferencia de lo que sucede con el sistema del complemento, no podemos tener a todas las células de la inmunidad innata activas y preparadas para evitar un posible ataque. Esto resultaría demasiado peligroso —podría desencadenar enfermedades autoinmunitarias— y sería muy costoso —requeriría demasiada energía—. Sería como tener a tanques y aviones patrullando constantemente por si se produce un ataque enemigo. No resulta una estrategia viable. Es mucho mejor desplegar un sistema de espionaje e intentar averiguar con suficiente antelación si el ataque se va a producir o no para dedicar los recursos adecuados a la defensa en el momento oportuno.

Este sistema de espionaje podría ponerlo en marcha nuestro propio cerebro. Es este el órgano que evalúa la información del entorno y desencadena los comportamientos adecuados para adaptarse a él, como sucede en el caso de que detecte un peligro y desencadene el comportamiento de huida del que hablábamos antes, estimulando la rápida contracción de las células de los músculos adecuados. ¿Podría el cerebro evaluar la salubridad o no del entorno en el que nos movemos y desencadenar mecanismos inmunitarios que anticipen una posible infección?

Un grupo internacional de investigadores europeos decide analizar este asunto. Se preguntan si podría existir algún mecanismo neuronal capaz de identificar infecciones potenciales en los congéneres con quien nos encontramos y enviar una señal, no a las células musculares, sino a las del sistema inmunitario para que anticipe una respuesta defensiva.

Avatares resfriados

Para estudiar esta cuestión, los investigadores se enfrentaban a un evidente problema ético y también metodológico. No es ético hacer convivir a personas contagiadas por alguna bacteria o virus con personas sanas y estudiar si estas últimas activan su sistema inmunitario al comprobar el estado de enfermedad de sus congéneres. Además, siempre sería posible que, de activarse, el sistema inmunitario de las personas sanas lo hiciera no porque el cerebro se lo ordenara, al evaluar la situación de peligro de contagio, sino porque, en realidad, la persona sana se había contagiado de alguna de las personas enfermas. Ya sabemos la facilidad con la que contagian algunos microrganismos.

Con el fin de superar estos obstáculos, los investigadores decidieron utilizar una tecnología rara vez usada en Medicina: la realidad virtual. Con esta tecnología, los científicos crearon avatares realistas que mostraban claros síntomas de enfermedad: estornudaban, se sorbían los mocos, tosían, llevaban pañuelos en la mano o mascarillas en la cara, o tenían la piel enrojecida.

De esta forma, gracias a gafas de realidad virtual, los participantes voluntarios en el estudio no estaban expuestos a los microrganismos infecciosos, pero al ver a todos los avatares con claros síntomas de enfermedad, sus cerebros eran inducidos a pensar que estaban rodeados de ellos. Como experimento control, parte de los participantes fue expuesto a avatares que tenían un aspecto perfectamente saludable, lo que indicaba a sus cerebros encontrarse en un ambiente microbiológicamente seguro. Finalmente, otro grupo de participantes recibió una dosis de la vacuna de la gripe, como método clásico de estimulación del sistema inmunitario.
Avatares de los linfocitos

Los cerebros de los participantes fueron estudiados mediante tres técnicas complementarias. En primer lugar, usaron electroencefalografía de alta densidad, lo que les permitió identificar el tiempo que tardaba el cerebro en activarse y las áreas del mismo involucradas. Esto permitió averiguar que una de las áreas cerebrales implicadas es la que evalúa el espacio interpersonal, es decir, estima si la distancia a la que se encuentra otra persona puede ser peligrosa, o al menos inquietante. Seguro que sabes a qué me refiero, porque algunas personas no respetan el espacio de los demás, o lo respetan tanto —o tienen tanto miedo de acercarse— que hasta tenemos que gritarles para que nos oigan.

En segundo lugar, los científicos emplearon la técnica de la resonancia magnética funcional, que permite analizar el funcionamiento del cerebro en tiempo real e identificar las áreas involucradas en una tarea, en este caso, evaluar el riesgo de contagio percibido. En esta ocasión, los participantes también fueron estimulados táctilmente, para hacerles creer que uno de los avatares, sano o enfermo, se había acercado tanto como para llegar a tocarles. Estos estudios revelaron que, además de las áreas de evaluación del espacio interpersonal, se activaban otras áreas implicadas en la identificación de sucesos sobresalientes, en otras palabras, sucesos que deben ser tenidos en cuenta.

Finalmente, se usó la técnica del modelado dinámico causal, que permite averiguar la conectividad entre el hipotálamo, una región involucrada en el control del sistema inmunitario a través de su influencia sobre la producción de algunas hormonas, como los glucocorticoides, y ciertas regiones del córtex cerebral activadas por la presencia de avatares enfermos, pero no por avatares sanos.

Estos métodos proporcionaron valiosa información sobre si el cerebro detectaba y procesaba las amenazas de infección y si la actividad neuronal detectada podía estar o no relacionada con las respuestas inmunitarias frente a una infección.

Por supuesto, la confirmación final de que la evaluación del riesgo de contagio estimula o no una respuesta inmunitaria tuvo que realizarse analizando la frecuencia y la actividad de las células del sistema inmunitario. ¿Se habían activado algunas por encima de lo normal? ¿Era esta activación exclusiva de los participantes expuestos a avatares enfermos, pero no a avatares sanos?

Pues bien, el estudio mostró que las amenazas de infección, incluso si son virtuales y mediadas por avatares, desencadenan cambios en la actividad de las llamadas células linfoides innatas. Las células linfoides innatas son uno de los primeros tipos celulares activados en la respuesta defensiva del sistema inmunitario. Estas células, de las que existen tres clases principales, cada una dedicada a una función defensiva concreta, son similares a los linfocitos T —los cuales no derivan de ellas y se activan más tarde, tras ser informados de la existencia de una infección real por células que les presentan antígenos reales—. La activación de las células linfoides innatas, mantienen los investigadores, es capacitada por la señalización neuroinmunitaria que involucra a ciertas hormonas y factores neuroinflamatorios.

Como ya supones, esta activación se produjo solo en los participantes expuestos a avatares que mostraban signos de enfermedad, pero no en los participantes expuestos a avatares que no los mostraban.
Como colofón de este estudio, al analizar la actividad de las células linfoides innatas inducida por la vacunación contra la gripe, los investigadores comprueban que estas células son estimuladas con una intensidad equiparable a la resultante de la exposición a avatares con síntomas de enfermedad. Por tanto, es posible que ser vacunados mientras llevamos unas gafas de realidad virtual con las que vemos enfermo a nuestro avatar favorito pueda potenciar los efectos de la vacunación.

Como comentarios finales, estos estudios me resultan personalmente interesantes por tres motivos. El primero es que parece que, en algún momento de la historia evolutiva, el cerebro de alguno de nuestros ancestros ya había inferido la existencia de microorganismos invisibles para el ojo animal o humano mucho antes de que Antonie van Leeuwenhoek, un marchante holandés que vivió de 1632 a 1723, construyera un microscopio con la potencia suficiente como para observarlos. Leeuwenhoek informó de su existencia a la Royal Society británica con una carta enviada en 1676. Como suele suceder con los grandes descubrimientos, este también fue recibido con escepticismo. Afortunadamente, nuestro sistema nervioso sí ha creído inconscientemente en la existencia de los microrganismos, y lo sigue haciendo, lo que ha permitido en buena medida nuestra supervivencia.

El segundo motivo de interés personal para mí tiene que ver con cómo nuestro organismo procesa la información del entorno y reacciona contra ella. Hasta la fecha, la información de que se estaba produciendo una infección se consideraba que era exclusivamente captada cuando la infección se estaba produciendo en tiempo real y los microrganismos habían penetrado en el organismo y eran detectados mediante contacto físico por “células centinela” presentes en las superficies epiteliales. Sin embargo, estos nuevos estudios indican ahora que esa es solo una forma de capturar información sobre infecciones, y que el sistema nervioso es igualmente capaz de capturar información sobre las amenazas infecciosas aun sin la existencia de contacto directo con los microrganismos.

Finalmente, lamento que estos estudios menoscaben la poesía y el misterio del «poder de la mente» frente a la enfermedad en el que algunos tan fervientemente creen. No es la voluntad consciente de sanar, sino mecanismos inconscientes los que probablemente nos mantienen en buena salud frente a las cotidianas amenazas infecciosas. No es la mente la que cura, lo hace el sistema nervioso, sus células y sus neurotransmisores, trabajando en silencio. Y ahí, quizá, reside su verdadera poesía.

Referencias

Trabanelli S, Akselrod M, Fellrath J, Vanoni G, Bertoni T, Serino S, Papadopoulou G, Born M, Girondini M, Ercolano G, Ellena G, Cornu A, Mastria G, Gallart-Ayala H, Ivanisevic J, Grivaz P, Paladino MP, Jandus C, Serino A. Neural anticipation of virtual infection triggers an immune response. Nat Neurosci. 2025 Jul 28. doi: 10.1038/s41593-025-02008-y. Epub ahead of print. PMID: 40721674.

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