La retina, ¿un diseño imperfecto?

El otro día en clase preguntasteis como era posible que la disposición de las distintas capas de la retina fuera así, que parecía que estaban situadas al revés. Durante mucho tiempo se pensó que era un error evolutivo, pero según se han ido conociendo más cosas sobre la retina se ha ido conociendo el por qué de esta disposición.

Las razones que se esgrimen para la disposición tan especial de las capas de la retina son las siguientes:


Razón 1. Los fotorreceptores de la retina –que son de dos tipos: conos y bastones– son las células con más actividad metabólica del cuerpo. La zona de la célula que tiene los pigmentos que captan la luz (los pigmentos son moléculas de rodopsina) está en continuo proceso de formación y destrucción. En la zona apical de esas células están desprendiéndose, sin interrupción, fragmentos celulares que tienen que ser eliminados con eficacia. Si esta eliminación no se produce, las células mueren. Para solucionar esto, los fotorreceptores están situados hacia una capa de células llamada epitelio pigmentado, con la que se unen íntimamente. Las células de este epitelio recogen continuamente los residuos de los fotorreceptores. Si los fotorreceptores estuvieran “mirando para adelante” no podrían deshacerse con eficacia de los residuos, a no ser que los liberaran en el líquido del propio globo ocular.

Una opción intermedia sería tener las “células recogedoras” al lado –en la misma capa–, pero de esa manera se reduciría el número de fotorreceptores y no formarían una capa continua de células, por lo que la agudeza visual disminuiría.

Razón 2. El trabajo del epitelio pigmentado no consiste únicamente en recibir, sino también en dar, y además mucho, ya que las células fotorreceptoras necesitan un aporte continuo de nutrientes, oxígeno, iones y, sobre todo, de pigmento, ya que cada molécula de pigmento que hay en los fotorreceptores se gasta y queda inutilizada cada vez que detecta un fotón de luz. Es necesaria una reposición constante… ¡una reposición masiva! Por eso los fotorreceptores tienen una actividad metabólica prodigiosa: durante el día una célula de estas puede absorber hasta 1 millón de fotones por segundo y, con poca luz, algunos fotorreceptores son tan sensibles que pueden activarse con un único fotón. Para lidiar con semejante actividad, cada una de esas células tiene en su interior una cantidad enorme de moléculas de pigmento, entre 100 y 1.000 millones, pigmento que tiene que ser repuesto continuamente y que se fabrica en las células del epitelio pigmentado (a partir de vitamina A). Esta es otra razón muy importante para que los fotorreceptores estén unidos a esta capa pigmentada, y no libres mirando cara a los rayos de luz.

Razón 3. Pero es que los conos y los bastones de nuestra retina guardan todavía otros secretos importantes que explican la arquitectura de todo el sistema. Veamos con más detalle el asunto de la reposición del pigmento. En realidad la biología permite que el pigmento de los fotorreceptores sea fabricado –mejor dicho, re-activado– dentro de la propia célula receptora, sin necesidad de tener que recibirlo continuamente de fuera. Eso es lo que hacen los invertebrados, eso es precisamente lo que hace el ojo de los pulpos, y debido a ello puede funcionar bastante bien sin epitelio pigmentado de apoyo. La cosa funciona así: en las células fotorreceptoras de los invertebrados, cuando la molécula de pigmento absorbe un fotón, ese pigmento queda inactivado, pero puede activarse de nuevo con la llegada de… otro fotón! Esto tiene la ventaja de que no es necesario importar el pigmento de fuera pero, ojo, tiene una importante contrapartida: se consume el doble de luz. En este caso el sistema no funciona con eficacia en condiciones de poca luminosidad.

En el proceso evolutivo de los vertebrados hubo una mejora sustancial en el rendimiento de la fotodetección (no voy entrar en los detalles bioquímicos de dicha mejora, pero fue esencial para aumentar la eficacia metabólica del sistema), pero esa mejora implicó una complicación: el pigmento no podía re-activarse con la luz, sino que tenía que ser importado. Esto que puede parecer una desventaja, no lo fue, ya que permitió algo muy importante: la regeneración del pigmento en ausencia de luz y por tanto unos ojos mejor adaptados a condiciones de escasa luminosidad. Estos cambios ocurrieron en ojos de animales ancestrales acuáticos, un medio en el cual la intensidad de la luz disminuye rápidamente con la profundidad. En la historia evolutiva fue más ventajoso para nuestros ancestros unos ojos que pueden fabricar pigmento en ausencia de luz que unos ojos con auto-regeneración dependiente de luz, a pesar de tener que sustentarse en unas células accesorias –el epitelio pigmentado– para su manutención.

Razón 4. El epitelio pigmentado se llama así porque está formado por células cargadas de varios pigmentos, entre ellos la melanina, que hacen que tenga un color muy oscuro, negro o marrón, que absorbe con eficacia la luz. Los fotones de luz que entran en el ojo y no son captados por ningún pigmento, después de atravesar las capas de la retina y de pasar a través de los fotorreceptores, tropiezan finalmente con la barrera del epitelio pigmentado y son eliminados, absorbidos. Esto impide que la luz se refleje de nuevo hacia el interior del globo ocular, lo cual degradaría la calidad de la imagen, de manera que se incrementa la precisión del sistema. Al no estar atravesada por los nervios que salen de la retina, esta capa es compacta y homogénea (hay algunos animales que tienen justo la estrategia contraria: aumentar la capacidad reflectora de ese epitelio, para que la luz rebote y poder así aprovecharla mejor. Es un sistema válido para moverse en la oscuridad, pero que degrada la calidad de la imagen).

Razón 5. Las “molestas” células que en la retina actual están interponiéndose entre la luz y los fotorreceptores, eran antiguamente también fotorreceptores. En el proceso evolutivo su función se modificó y, en algún momento, resultó más ventajoso que funcionaran como vía de comunicación con el sistema nervioso central que como receptores de luz, a pesar de quedar “tapando” a los conos y bastones. En el conjunto, resultó más eficaz tener los fotorreceptores bien alimentados por el epitelio pigmentado que invertir toda la estructura. Es importante tener en cuenta que la función del ojo primitivo en el que se producían estos cambios no era formar una imagen, sino simplemente detectar la luminosidad ambiental.

La extraña disposición de la retina es un impresionante recuerdo de su historia evolutiva, una disposición que permite que las células más activas de todo el organismo funcionen de manera continua con una sensibilidad extraordinaria, capaces de “ver” en condiciones de muy poca luz, o de no saturarse a pesar de recibir en un día soleado 10 millones de fotones de luz visible por segundo en cada micra cuadrada de superficie.

Todo un portento.

Fuente: http://naukas.com/