¿Por qué los humanos pueden ver colores que los perros no pueden? Nueva investigación explica por qué.

Nuevas investigaciones revelan cómo las retinas humanas, cultivadas en laboratorios, demuestran que el ácido retinoico, en lugar de las hormonas tiroideas, determina el desarrollo de las células sensoras de color cruciales para la visión humana. Este descubrimiento avanza en nuestra comprensión de la daltonismo, la pérdida de visión y la base genética de cómo vemos el color, ofreciendo prometedoras vías para futuros tratamientos de trastornos visuales.

Los investigadores han cultivado retinas humanas en un entorno de laboratorio, revelando el proceso por el cual un derivado de la vitamina A produce las células únicas responsables de la capacidad de los seres humanos para percibir un vasto espectro de colores. Esta capacidad visual está ausente en perros, gatos y varios otros mamíferos.

"Estos organoides retinianos nos permitieron estudiar por primera vez este rasgo muy específico de los humanos", dijo el autor Robert Johnston, profesor asociado de biología. "Es una gran pregunta sobre qué nos hace humanos, qué nos hace diferentes".

Los hallazgos, publicados en PLOS Biology, aumentan la comprensión del daltonismo, la pérdida de visión relacionada con la edad y otras enfermedades relacionadas con las células fotorreceptoras. También demuestran cómo los genes instruyen a la retina humana para producir células específicas de detección de color, un proceso que los científicos pensaban que estaba controlado por las hormonas tiroideas.

Ajustando las propiedades celulares de los organoides, el equipo de investigación descubrió que una molécula llamada ácido retinoico determina si un cono se especializará en la detección de luz roja o verde. Solo los humanos con visión normal y primates estrechamente relacionados desarrollan el sensor rojo.

Los científicos pensaron durante décadas que los conos rojos se formaban mediante un mecanismo de lanzamiento de moneda en el que las células se comprometían al azar a detectar longitudes de onda verdes o rojas, y la investigación del equipo de Johnston recientemente insinuó que el proceso podría ser controlado por los niveles de hormonas tiroideas. En cambio, la nueva investigación sugiere que los conos rojos se materializan a través de una secuencia específica de eventos orquestados por el ácido retinoico dentro del ojo.

Órgano retiniano marcado para mostrar conos azules en cian y conos verdes/rojos en verde. Las células llamadas bastones que ayudan al ojo a ver en condiciones de poca luz o oscuridad se marcan en magenta. Crédito: Sarah Hadyniak/Universidad Johns Hopkins

El equipo descubrió que altos niveles de ácido retinoico en el desarrollo temprano de los organoides se correlacionaban con relaciones más altas de conos verdes. De manera similar, niveles bajos del ácido cambiaban las instrucciones genéticas de la retina y generaban conos rojos más tarde en el desarrollo.

"Todavía puede haber algo de aleatoriedad, pero nuestro gran descubrimiento es que se produce ácido retinoico al principio del desarrollo", dijo Johnston. "Este momento realmente importa para aprender y comprender cómo se forman estas células cono".

Los conos verdes y rojos son notablemente similares, excepto por una proteína llamada opsin, que detecta la luz y le dice al cerebro qué colores ve la gente. Diferentes opsinas determinan si un cono se convertirá en un sensor verde o rojo, aunque los genes de cada sensor son 96% idénticos. Con una técnica innovadora que detectó esas sutiles diferencias genéticas en los organoides, el equipo rastreó cambios en la proporción de conos durante 200 días.

"Como podemos controlar en los organoides la población de células verdes y rojas, podemos presionar el grupo para que sea más verde o más rojo", dijo la autora Sarah Hadyniak, quien realizó la investigación como estudiante de doctorado en el laboratorio de Johnston y ahora trabaja en la Universidad de Duke. "Eso tiene implicaciones para descubrir exactamente cómo actúa el ácido retinoico sobre los genes".

Los investigadores también cartografiaron las ratios ampliamente variables de estas células en las retinas de 700 adultos. Ver cómo las proporciones de conos verdes y rojos cambiaban en los humanos fue uno de los hallazgos más sorprendentes de la nueva investigación, dijo Hadyniak.

Una sección de una retina humana. Las líneas punteadas representan un cono verde individual en azul y un cono rojo en rosa. Crédito: Sarah Hadyniak/Universidad Johns Hopkins

Los científicos aún no comprenden totalmente cómo la proporción de conos verdes y rojos puede variar tanto sin afectar la visión de una persona. Si estos tipos de células determinaran la longitud de un brazo humano, las diferentes ratios producirían longitudes de brazo "increíblemente diferentes", dijo Johnston.

Para desarrollar una comprensión de enfermedades como la degeneración macular, que causa la pérdida de células de detección de luz cerca del centro de la retina, los investigadores están trabajando con otros laboratorios de Johns Hopkins. El objetivo es profundizar su comprensión de cómo los conos y otras células se relacionan con el sistema nervioso.

"La esperanza futura es ayudar a las personas con estos problemas de visión", dijo Johnston. "Tardará un poco antes de que eso suceda, pero solo saber que podemos crear estos diferentes tipos de células es muy, muy prometedor".