¿Le importa a tu cerebro lo que comes?

La evolución del cerebro es una de las áreas de investigación más interesantes debido a la fascinación que sentimos hacia el funcionamiento de ese centro de control del cuerpo. Entender cómo funciona y cómo ha evolucionado el cerebro en otras especies animales nos ha ayudado a los humanos a comprender un poco más la estructura de nuestro cerebro y por qué hace lo que hace. Los estudios con cerebros de murciélagos no son una excepción. Aquí presentamos un resumen de los principales resultados de una investigación de nuestro grupo que será publicada en Journal of Evolutionary Biology, donde analizamos cómo pudo haber evolucionado el cerebro en un grupo de murciélagos del Nuevo Mundo en función de un grupo de factores relacionados con la ecología de estos mamíferos voladores. En este estudio internacional colaboraron los investigadores Carlos A. Mancina, del Instituto de Ecología y Sistemática de Cuba (IES) y José J. Flores-Martínez, del Instituto de Biología de la Universidad Nacional Autónoma de México (IBUNAM).

En muchas culturas a los niños pequeños se les dice que deben comer pescado porque de esa forma van a desarrollar una buena memoria. ¿Hasta qué punto es cierto que lo que comemos influye en nuestro cerebro? Al menos en un marco evolutivo, el tipo de dieta parece influir en el tamaño del cerebro. Durante más de 40 años varios estudios han relacionado el tamaño del cerebro en murciélagos con el tipo de dieta. Y esto se ha hecho con los murciélagos de la familia Phyllostomidae que, como hemos comentado en otro post de este blog, incluye especies insectívoras, carnívoras, hematófagas, nectarívoras y frugívoras. Todas las evidencias indican que durante los 37 millones de años que lleva evolucionando esta familia, las especies que se alimentan fundamentalmente de frutos han desarrollado cerebros comparativamente mayores que las especies que consumen cualquier otro tipo de alimento.murcis_diet_brain_web_resolution_divulgare


En estudios de este tipo (como en muchas otras investigaciones) el método de análisis que se emplea puede influir en los resultados. Cuando se analiza la evolución de un carácter en un grupo de especies es importante tener en cuenta que las especies que descienden del mismo ancestro pueden parecerse más entre sí en función de la herencia común que comparten. Por ejemplo, supongamos que las especies A y B son frugívoras y descienden del ancestro W. ¿El cerebro de A y el de B tienen un tamaño similar como resultado de que las dos especies utilizan el mismo tipo de alimento o simplemente es el resultado de que las dos especies descienden del mismo ancestro? De modo que esta herencia, a la que se ha llamado señal filogenética, y que puede afectar los resultados, debe poder calcularse de alguna forma e incorporarse en el análisis. Afortunadamente, existen varias maneras de hacerlo. ¿Y por qué hablamos de señal filogenética? Porque en los estudios que mencionábamos antes donde se encontró una relación entre el tipo de dieta y el tamaño del cerebro no se calculó la señal filogenética, sino que se asumió que esta señal siempre era máxima. De esta forma, cualquier variación en el tamaño del cerebro en murciélagos iba a estar asociada siempre a otros factores como por ejemplo el tipo de dieta. ¿Utilizar una metodología donde se estima la señal filogenética en lugar de asumir que el valor de esta señal es siempre máximo cambiará lo que conocemos sobre los hábitos de alimentación y el tamaño del cerebro en murciélagos?

En nuestra investigación estimamos el tamaño del cerebro de 315 murciélagos de ambos sexos de 61 especies de las familias Phyllostomidae y Mormoopidae. Para ello utilizamos los cráneos que están depositados en las colecciones zoológicas del IES y del IBUNAM. Mediante secuencias de ADN depositadas en GenBank estimamos el árbol evolutivo que conecta a estas 61 especies. Luego, a partir de la literatura y de observaciones de campo clasificamos a los murciélagos atendiendo al tipo de dieta y a cómo manipulan el alimento antes de ingerirlo. Este último carácter no se había utilizado hasta el momento en estudios de evolución del cerebro en murciélagos; sin embargo, es un carácter importante ya que otros estudios han demostrado que las habilidades motoras implicadas en la manipulación del alimento se relacionan evolutivamente con varias estructuras del cerebro. Finalmente, utilizamos un método de filogenética comparada que permite calcular la señal filogenética y analizamos la relación del tamaño del cerebro con respecto al tipo de dieta y a la conducta de manipulación del alimento, teniendo en cuenta la masa corporal de cada especie. Repetimos el análisis asumiendo que la señal filogenética era siempre máxima, y comparamos cuál de los dos modelos (señal filogenética calculada vs. señal filogenética máxima) se ajustaba mejor a los datos. Como último paso para comprobar si calcular la señal filogenética es un procedimiento más adecuado que asumir que la señal es máxima, reanalizamos los datos de una investigación anterior en la que habiendo utilizado un valor máximo de la señal filogenética el autor concluía que las especies de murciélagos frugívoros tenían un cerebro más grande que las especies depredadoras.

¿Qué encontramos? Según nuestros análisis, el efecto del tipo de dieta y de la manipulación del alimento en el tamaño del cerebro no sigue la tendencia descrita en estudios anteriores. En otras palabras, en especies de pequeño tamaño, las adaptaciones al consumo de frutos y de néctar se relacionan con cerebros comparativamente grandes; sin embargo, en especies de gran tamaño las especies frugívoras y nectarívoras tienen cerebros comparativamente más pequeños que las depredadoras. O sea, el patrón encontrado en estudios anteriores de que las especies frugívoras tienen cerebros más grandes que el resto de las especies es válido solo para especies frugívoras de pequeño tamaño.

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Relación observada entre el tamaño del cerebro y la dieta en especies de murciélagos que se alimentan de fruta (frugívoros) o con dietas dependientes de carne (insectivoros incluidos). Se puede observar (en el lado izquierdo de la figura) que en las especies de murciélagos de tamaño pequeño (i.e. con peso corporal reducido) las dietas ricas en fruta promueven un desarrollo cerebral superior al de los murciélagos que se alimentan de insectos. Por el contrario, cuando analizamos especies de tamaño grande, la ingestión de carne promueve la aparición de tamaños cerebrales mayores. En estos casos los murciélagos frugívoros presentan cerebro más pequeño.

Nuestros resultados también mostraron que los modelos analíticos en los que se calcula la señal filogenética ofrecen mayor evidencia para explicar el patrón observado en los datos que los modelos que asumen que la señal filogenética es máxima. Esto sugiere que estimar la señal filogenética es una mejor aproximación que asumir siempre que esta señal es máxima en los estudios comparativos de ecología y evolución del cerebro. El próximo paso consiste en examinar por separado la relación entre tipo de dieta y las estructuras del cerebro relacionadas con la ecología sensorial de las especies, así como la contribución de la variación de dichas estructuras al tamaño total del cerebro. De este modo podremos evaluar con mayor precisión el efecto de la ecología de las especies en la evolución del cerebro.

Ahora la pregunta es ¿como mucha fruta para tener el cerebro más grande? La respuesta posiblemente dependa de tu tamaño….. 😉

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