"Pensamos que olemos con la nariz, pero esto es como decir que oímos con el lóbulo de la oreja", escribe Gordon Sheperd, profesor de neurociencia, en la Universidad de Yale. "De hecho, la parte de la nariz que podemos ver desde el exterior sirve sólo para recibir y encauzar el aire que contiene a las moléculas odoríferas". Las neuronas que perciben estas moléculas, se encuentran en la profundidad de la cavidad nasal, en una porción de células llamada el epitelio olfatorio.

Encaramado detrás de un tipo de curva cerrada, en el techo de la cavidad nasal, se encuentra el epitelio olfatorio, que sólo mide unos pocos centímetros cuadrados. Contiene unos 5 millones de neuronas olfatorias, además de sus células de sostén y de las células troncales. En realidad, existen dos de tales porciones-una en cada lado de la nariz-que se encuentran en una línea horizontal, justo debajo del nivel de los ojos.

Cada neurona olfatoria, presente en el epitelio, está cubierta con por lo menos 10 cilios que se proyectan hacia un baño de mucus fino, que se encuentra en la superficie celular. Los científicos estaban convencidos de que en algún lugar en estos cilios, debían haber proteínas receptoras que reconocían y unían a las moléculas odoríferas, con lo cual estimularían a la célula para enviar las señales al cerebro.

Las proteínas receptoras serían la clave para contestar dos preguntas básicas acerca del olfato, explica Richard Axel, un investigador del HHMI, en la Universidad de Columbia. La primer pregunta es cómo hace el sistema para responder a miles de moléculas de formas y tamaños diferentes, a las que llamamos sustancias odoríferas, "¿usa un número restringido de receptores variados o un gran número de receptores relativamente específicos?". Y la segunda pregunta, ¿cómo utiliza el cerebro a estas respuestas para distinguir entre los olores?

La lista de los descubrimientos que cambiaron totalmente el estudio del olfato resultaron de un nuevo énfasis en la genética. En vez de ir directamente en busca de las proteínas receptoras, Richard Axel y Linda Buck, que era entonces una investigadora postdoctoral en el grupo de Axel, y que actualmente es una investigadora del HHMI, en la Facultad de Medicina de Harvard, buscaron los genes que contenían las instrucciones para las proteínas encontradas sólo en el epitelio olfatorio.

Sus esfuerzos no produjeron nada al principio. "Ahora sabemos por qué nuestros esquemas iniciales fallaron", dice Axel. "Es porque hay un gran número de receptores odoríferos, y cada uno era expresado sólo en un nivel muy bajo".

Finalmente, Buck propuso lo que Axel denomina "una maniobra extremadamente hábil". Ella hizo tres suposiciones que redujeron drásticamente el campo, permitiéndole centrar la puntería en un grupo de genes que parece que codifican para las proteínas receptoras odoríferas.

Su primera suposición-basada en pequeños fragmentos de evidencias de varios laboratorios-era que los receptores odoríferos se parecen mucho a la rodopsina, la proteína receptora presentes en las células de tipo bastón del ojo. La rodopsina y, por lo menos otras 40 proteínas receptoras, cruzan la superficie celular siete veces, lo que les da una forma característica, semejante a la de una serpiente. También funcionan de manera semejante, al interactuar con proteínas G para transmitir las señales al interior de la célula. Debido a que muchos receptores de este tipo comparten ciertas secuencias de ADN, Buck diseñó sondas que reconocerían a estas secuencias, en un grupo de ADN de rata.

A continuación, ella asumió que los receptores odoríferos eran miembros de una gran familia de proteínas relacionadas. Por consiguiente, buscó grupos de genes que tuvieran ciertas similitudes. En tercer lugar, los genes tenían que ser expresados sólo en el epitelio olfatorio de rata.

"Si hubiéramos empleado sólo uno de estos criterios, habríamos tenido que seleccionar entre miles de otros genes", dice Axel. "Esto nos ahorró varios años de una labor monótona".

Buck recuerda que "había tratado tantas cosas y había estado trabajando tan arduamente durante años, sin obtener ningún beneficio. ¡Así que cuando, finalmente, encontré los genes en 1991, no lo podía creer! Ninguno de ellos había sido visto antes. Eran todos diferentes, pero todos estaban relacionados entre sí. Eso era muy satisfactorio".

El descubrimiento hizo posible el estudio del sentido del olfato por medio de las técnicas de biología molecular y celular moderna, y la investigación de cómo el cerebro distingue entre los olores.

También le permitió a los investigadores "sacar" los genes para proteínas receptoras semejantes en otras especies, al buscar en librerías de ADN de estas especies. Los receptores odoríferos de humanos, ratones, bagres, perros y salamandras se han identificado de esta manera.

El descubrimiento más asombroso del equipo fue encontrar que existan tantos receptores odoríferos. Los 100 genes diferentes, que los investigadores identificaron primero, eran apenas la punta del iceberg. Ahora parece que hay entre 500 y 1.000 proteínas receptoras diferentes, presentes en las neuronas olfatorias de rata y ratón, y probablemente en neuronas humanas.

"Esos son realmente muchos genes", dice Axel. "¡Es el 1 por ciento del genoma! Esto significa que, por lo menos en la rata, 1 de cada 100 genes probablemente se ocupe de la detección de los olores". Este número asombroso de genes refleja la importancia crucial del olfato para los animales.

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Linda Buck (derecha) está oliendo una sustancia odorífera utilizada para el estudio del sentido del olfato. Ella y Richard Axel (izquierda) descubrieron, las que parecen ser, las proteínas odoríferas receptoras, que han sido buscadas por mucho tiempo.

Foto: Kay Chernush

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