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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.

¿De dónde nos viene el gusto por las bebidas alcohólicas? La hipótesis del mono borracho.

Mono borracho - Quilo de Ciencia podcast - Cienciaes.com
¿Cuál es la explicación de por qué hay personas que encuentran irresistible el alcohol? En cambio, otras se abstienen de tomar cualquier bebida alcohólica, incluso algunos no quieren ni ver el alcohol, porque les causa nauseas, dolor de cabeza, enrojecimiento de la piel o congestión nasal.

Nuestra propensión al gusto por consumir alcohol etílico (o etanol) se cree que tiene sus raíces en nuestros ancestros, los monos frugívoros, que consumían el alcohol que se formaba en las frutas maduras de su dieta. Es la conocida como “hipótesis del mono borracho”, de Robert Dudley, un biólogo de la Universidad de California, USA, que en el año 2014 publicó un libro titulado “El mono borracho. Por qué bebemos y abusamos del alcohol,” en el cual sostenía que nuestra afición por el consumo de alcohol procede de nuestros ancestros.

Los azúcares de las frutas maduras se transforman, en parte, en etanol a través de la fermentación por levaduras presentes en las mismas. El etanol puede así llegar a alcanzar concentraciones de hasta el 7%.

La fermentación por levaduras y la generación de etanol se ha demostrado que coincide, en el período Cretácico, con el origen de las frutas carnosas y ricas en azúcar. Es posible que los primates utilizaran las señales olfativas de los alcoholes volatilizados para guiar sus predilecciones alimenticias. En los bosques tropicales, la fruta madura es un recurso transitorio y especialmente heterogéneo. Sin embargo, los aromas del etanol proporcionan una señal común transportada por el viento que indica una disponibilidad alimenticia. Los primates son excepcionalmente sensibles a los olores de los alcoholes, incluido el etanol, y algunos prefieren consumir productos con etanol cuando los tienen disponibles. Por ejemplo, los monos araña de manos negras en la isla de Barro Colorado de Panamá comen las frutas maduras de un mango-papaya. En los seres humanos, el consumo de etanol ocasiona la eliminación por la orina de los compuestos etil-glucurónido y etil-sulfato. Estos dos metabolitos se han encontrado en muestras de orina de los monos araña, lo que constituye una prueba inequívoca de que consumen alcohol, aunque no muestren síntomas de embriaguez. Es posible que los monos elijan las frutas más maduras y con mayor contenido de alcohol porque tienen más calorías que las no fermentadas, es decir, consiguen más energía. Conviene tener en cuenta que el etanol también es un nutriente de alto valor calórico, su oxidación produce 7 kilocalorías/gramo, casi el doble que los carbohidratos y las proteínas (4 kilocalorías/gramo).

Por lo tanto, es plausible que nuestros antepasados humanos puedan haber seleccionado, de forma preferente, frutas cargadas de etanol para su consumo a través del olfato, dado que su presencia les indicaba la coexistencia de precursores de azúcares dulces.

En apoyo de la hipótesis del mono borracho se encuentra un amplio estudio genético realizado en más de 100.000 individuos que encontró un gen, KLB, que se asocia con el consumo de alcohol. Alrededor del 42 por ciento de las personas heredan una versión de este gen que hace que tengan muy baja tendencia al consumo de alcohol, respecto a la versión observada en la mayoría de las personas. Por otra parte, a los ratones modificados genéticamente que carecen del gen KLB les gusta mucho el alcohol, y siempre que pueden eligen beberlo. Este gen codifica el co-receptor β-Klotho de una hormona denominada FGF21 (siglas de Fibroblast Growth Factor 21). Esta hormona se forma en el hígado cuando hay disponibilidad de azúcares y actúa en el cerebro para suprimir la preferencia por los dulces a través de sus efectos sobre el hipotálamo, induciendo a la hormona liberadora de corticotropina, que es, a la vez, un potente modulador del consumo de alcohol. La administración de FGF21 reduce, además, los niveles tisulares de dopamina. Así pues, el FGF21 actúa de forma coordinada en múltiples regiones cerebrales para modular tanto los comportamientos relacionados con la búsqueda de azúcares como de alcohol.

No solo los monos tienen preferencia por las frutas maduras con alcohol, sino que otros animales también están expuestos al etanol en su dieta o pueden buscarlo activamente. Así por ejemplo, la musaraña de cola de pluma consume néctar fermentado que contiene suficiente etanol para intoxicar a un humano, pero no muestra signos de embriaguez. Los murciélagos filostómidos son capaces de tolerar el etanol que no tiene ningún efecto sobre sus habilidades de vuelo, incluso a concentraciones de alcohol en la sangre que calificarían a un humano como intoxicado en un control de alcoholemia. Nuestros parientes vivos más cercanos, los chimpancés, fabrican esponjas de hojas para acceder a la savia de palma fermentada y tienen preferencia por las frutas maduras que contienen alcohol. Se cree que su dieta es comparable a la de los primeros homínidos, lo que sugiere que la ingesta de un bajo nivel de etanol ha sido una característica evolutiva importante.

Si la exposición dietética al etanol deriva de la ingesta de frutas, entonces la selección debería favorecer la evolución de adaptaciones metabólicas que maximicen los beneficios, pero minimicen los costos de su exposición. Por el contrario, concentraciones más altas de etanol deberían ser perjudiciales. En apoyo de esta afirmación se encuentra el hecho de que la longevidad, así como la fecundidad, de las moscas de la fruta aumentan con concentraciones atmosféricas bajas de etanol, pero disminuye con una exposición nula y con concentraciones muy altas. De manera similar, los roedores de laboratorio muestran una menor mortalidad con niveles intermedios de ingestión de etanol. Por otra parte, los estudios epidemiológicos llevados a cabo con humanos sugieren una reducción del riesgo cardiovascular y de la mortalidad general en personas con niveles bajos de consumo de etanol en relación con la abstinencia o con niveles más altos de ingesta de alcohol.

Veamos como metabolizamos el alcohol. Tras la ingesta de una bebida alcohólica, el etanol es absorbido en parte en el estómago, sigue su absorción en el intestino delgado, y llega al hígado por vía portal, donde es metabolizado de forma preferente. La eliminación del etanol comienza con su oxidación a un compuesto denominado acetaldehído. Esta trasformación puede ser realizada por unas enzimas denominadas alcohol deshidrogenasas (ADH), y otras vías minoritarias. El acetaldehído se oxida aún más, gracias a la enzima aldehído deshidrogenasa (ALDH), hasta la molécula de ácido acético, la cual se continúa metabolizando hasta anhídrido carbónico y agua a la vez que proporciona energía.

El acetaldehído es el principal responsable de la ebriedad y efectos dañinos que produce el alcohol. Es un compuesto volátil con un olor afrutado parecido a las manzanas. Es el principal factor de la resaca alcohólica. Al ser eliminado por el pulmón produce el olor característico del aliento y su eliminación a través de la piel causa rubor facial porque induce la liberación de histamina y bradiquinina, las cuales causan vasodilatación y enrojecimiento facial. Por otra parte, una acumulación crónica de acetaldehído interfiere en la síntesis y reparación del material genético (DNA), formando compuestos cancerígenos. En el cerebro, produce interferencias al unirse a neurotransmisores y señalizadores. Además, la adicción que causa el etanol está relacionada con un producto de condensación entre el acetaldehído y la dopamina, denominado R-salsolinol.

El balance entre la actividad de estas dos enzimas (ADH y ALDH) es lo que regula la concentración de acetaldehído y, por lo tanto, los efectos indeseables del alcohol. Afortunadamente, la oxidación del acetaldehído por la aldehído deshidrogenasa es extremadamente eficaz, de modo que los niveles circulantes de acetaldehído suelen ser unas 1.000 veces inferiores a los del etanol; aunque pueden llegar a ser muy altos en el hígado tras una ingestión excesiva de etanol, por una alta actividad de la alcohol deshidrogenasa y/o baja de la aldehído deshidrogenasa.

Se conocen variantes genéticas en los genes de alcohol y aldehído deshidrogenasas en las poblaciones humanas que condicionan el consumo de alcohol. En particular, hay una variante en el gen de la aldehído deshidrogenasa que hace que la enzima tenga acción lenta al destruir el acetaldehído. Esta variante se hereda con alta frecuencia en personas del este de Asia, a las que produce una acumulación tóxica de acetaldehído tras el consumo de etanol. Esta variante hace que las tasas de alcoholismo tiendan a ser mucho más bajas en las poblaciones de Asia oriental, como consecuencia de los efectos disuasorios de su consumo debidos a la acumulación de acetaldehído, que produce nauseas, dolor de cabeza, vasodilatación o bronco-constricción.

Hay 6 genes que codifican las enzimas de alcohol deshidrogenasa y 12 genes de aldehído deshidrogenasas. El hecho de que tengamos tantos genes para metabolizar alcohol se debe a que necesitamos detoxificar el etanol en distintos órganos y tejidos, pero también debemos transformar otros compuestos importantes para el correcto funcionamiento de nuestro organismo.

El estudio de los genes de las alcohol deshidrogenasas a lo largo de la filogenia (o relación de parentesco) de los homínidos nos muestra que una adaptación ha ido mejorando su eficiencia, al menos en una de ellas, la denominada ADH4 (codificada por el gen ADH7). La ADH4 es una las formas de alcohol deshidrogenasa presentes en los mamíferos y se encuentra principalmente en la boca y el tracto digestivo. Esta enzima es importante para metabolizar el etanol después de la toma oral, pero también tras comer frutas fermentadas, u otros alcoholes potencialmente tóxicos que se encuentran en las hojas, lo que sugiere que la ADH4 puede haber evolucionado junto con la dieta. Un estudio reciente evaluó la variación de este gen, ADH7, en 79 especies de mamíferos. Los autores de este estudio observaron una pérdida evolutiva de esta enzima en las especies con poca o ninguna exposición dietética al etanol (por ejemplo, en las ballenas). Por el contrario, la selección natural, aparentemente, se intensificó en ADH7 para aquellas especies que se especializan en comer frutas. Esta enzima mejoró dramáticamente la capacidad de estas especies de metabolizar el etanol tras la división entre el linaje que condujo a los orangutanes y a los demás grandes simios, incluidos los humanos. El homo sapiens, los chimpancés, los bonobos y los gorilas compartimos una mutación (concretamente un cambio del aminoácido alanina por valina en el residuo 294) en el gen ADH7 que mejora en 40 veces la eficiencia de la enzima frente al etanol. Se calcula que esta mutación se produjo hace unos 10 millones de años, coincidiendo con la época que nuestros ancestros primates bajaron de los árboles y adoptaron un estilo de vida más terrestre, lo que posiblemente les generó un mayor acceso a ingerir los frutos fermentados que se encontraban en el suelo, con lo que se incrementaría el contenido de etanol de su dieta.

Como hemos comentado, esta “hipótesis del mono borracho” postula que la capacidad de metabolizar el alcohol de manera más eficiente en comparación con otros primates pudo permitir a nuestros antepasados tener una ventaja evolutiva al obtener más calorías de los alimentos fermentados, como son las frutas caídas al suelo. Pero conviene puntualizar que se trata de una hipótesis, y por definición es “Una suposición hecha a partir de unos datos que sirve de base para iniciar una investigación o una argumentación”. Aunque las investigaciones que hemos señalado apuntan que es cierta, en ciencia no debe darse nunca nada por sentado, por lo que es importante el seguir recopilando datos que puedan confirmar o negar su validez.

(Miguel Pocoví, 01/10/2023)

Fuentes consultadas.

Dudley R, Maro A. Human Evolution and Dietary Ethanol. Nutrients. 2021 Jul 15;13(7):2419. doi: 10.3390/nu13072419. PMID: 34371928; PMCID: PMC8308604

Campbell CJ, Maro A, Weaver V, Dudley R. Dietary ethanol ingestion by free-ranging spider monkeys (Ateles geoffroyi). R Soc Open Sci. 2022 Mar 16;9(3):211729. doi: 10.1098/rsos.211729. PMID: 35345427; PMCID: PMC8941420.

Hurley TD, Edenberg HJ. Genes encoding enzymes involved in ethanol metabolism. Alcohol Res. 2012;34(3):339-44. PMID: 23134050; PMCID: PMC3756590.

Schumann G, Liu C, O’Reilly P, et al. KLB is associated with alcohol drinking, and its gene product β-Klotho is necessary for FGF21 regulation of alcohol preference. Proc Natl Acad Sci U S A. 2016 Dec 13;113(50):14372-14377. doi: 10.1073/pnas.1611243113. Epub 2016 Nov 28. PMID: 27911795; PMCID: PMC5167198.

Lin W, Zhang T, Zhou Y, Zheng J, Lin Z. Advances in Biological Functions and Clinical Studies of FGF21. Diabetes Metab Syndr Obes. 2021 Jul 16;14:3281-3290. doi: 10.2147/DMSO.S317096. PMID: 34295169; PMCID: PMC8291585.

Janiak MC, Pinto SL, Duytschaever G, Carrigan MA, Melin AD. Genetic evidence of widespread variation in ethanol metabolism among mammals: revisiting the ‘myth’ of natural intoxication. Biol Lett. 2020 Apr;16(4):20200070. doi: 10.1098/rsbl.2020.0070. Epub 2020 Apr 29. PMID: 32343936; PMCID: PMC7211468.

Edenberg HJ, McClintick JN. Alcohol Dehydrogenases, Aldehyde Dehydrogenases, and Alcohol Use Disorders: A Critical Review. Alcohol Clin Exp Res. 2018 Dec;42(12):2281-2297. doi: 10.1111/acer.13904. Epub 2018 Nov 11. PMID: 30320893; PMCID: PMC6286250


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