El origen de la grasa parda, que extendió los mamíferos al frío

El órgano calefactor típico de los mamíferos, la grasa parda (un tipo de tejido adiposo que quema grasa), evolucionó exclusivamente en los mamíferos placentarios modernos.

Es lo que muestra una nueva investigación de la Universidad de Estocolmo sobre este hito de hace 100 millones de años, que permitió a estos animales conquistar muchas regiones frías de nuestro planeta.

El trabajo se publica en la revista Science.

En colaboración con el Helmholtz de Múnich y el Museo de Historia Natural de Berlín en Alemania, y la Universidad de East Anglia en el Reino Unido, el equipo de investigación de Estocolmo demostró que los marsupiales, nuestros parientes lejanos, poseen una forma no completamente evolucionada de grasa parda.

Descubrieron que la proteína fundamental productora de calor llamada UCP1 se volvió activa después de la divergencia de los mamíferos placentarios y marsupiales. Este hallazgo es crucial para comprender el papel de la grasa parda en la evolución, la endotermia y el metabolismo de los mamíferos.

"Nuestro estudio es una importante contribución para comprender el origen y la regulación de la grasa parda", dice Susanne Keipert, coautora principal del estudio.

"La función de consumo de energía de la grasa parda es un foco importante de la investigación médica debido a su potencial para mejorar la obesidad, la diabetes y las enfermedades cardiometabólicas; todas las cuales han alcanzado proporciones pandémicas y se encuentran entre las mayores amenazas para nuestro sistema de atención médica".

Este trabajo marca el último hito del Laboratorio de Martin Jastroch de la Universidad de Estocolmo, que ha sido pionero en la investigación sobre la evolución de la producción de calor de los mamíferos e integró estos conocimientos evolutivos para comprender las enfermedades metabólicas humanas.

El nuevo estudio muestra que el gen UCP1 marsupial se transcribe activamente en el tejido adiposo de las zarigüeyas jóvenes durante un período crítico de desarrollo cuando se separan de su madre y experimentan estrés por frío. Esto es similar al nacimiento de los mamíferos placentarios, cuando la mayoría de los bebés necesitan grasa parda para regular la temperatura corporal.

Durante la transcripción de UCP1, muchos, pero no todos los genes que se expresan comúnmente en la grasa parda están presentes en los marsupiales. Esto indica que los marsupiales no poseen el tejido adiposo pardo completamente evolucionado que se encuentra en los mamíferos placentarios. Además, la proteína calentadora UCP1 no produce calor en los marsupiales, lo que sugiere que esta protoforma de grasa parda carece de función termogénica. Sin embargo, la función de la UCP1 marsupial aún está por descubrir.

"Esta evidencia sugiere que las redes genéticas necesarias para permitir la termogénesis existían antes de la divergencia de los marsupiales y los mamíferos placentarios. Sin embargo, la proteína fundamental UCP1 desarrolló su capacidad de producir calor solo después de la separación de los marsupiales", explica Martin Jastroch.

"Para encontrar el origen de la grasa parda, no podemos utilizar una máquina del tiempo. Sin embargo, al examinar las especies actuales que divergieron en diferentes puntos de la historia evolutiva, podemos determinar cuáles tienen tejido adiposo pardo y qué componentes de la maquinaria productora de calor están presentes. Los marsupiales se separaron de los mamíferos placentarios hace unos 120-180 millones de años. Si los marsupiales tenían grasa parda funcional y su proteína termogénica, sugeriría que el órgano existía antes de esta separación. Como no es así, es probable que haya evolucionado más tarde", dice Keipert.

Utilizando herramientas bioinformáticas sobre la información de la secuencia UCP1 de muchos animales, los investigadores reconstruyeron la antigua UCP1 del mamífero placentario, tal como pudo haber existido hace unos 110 millones de años.

Descubrieron que esta antigua proteína podía producir calor, lo que indica la presencia de grasa parda productora de calor en el ancestro de los mamíferos placentarios, pero no antes. Esta innovación probablemente permitió a los mamíferos placentarios prosperar en nuevos entornos fríos.

La grasa parda es un órgano calentador único en los mamíferos placentarios, que produce calor a través de una proteína llamada proteína desacopladora 1 (UCP1). La proteína UCP1 transforma las mitocondrias en pequeñas unidades calentadoras que convierten directamente la grasa y el azúcar en calor.

La grasa parda permite a los mamíferos placentarios recién nacidos, incluidos los bebés humanos, sobrevivir al estrés por frío después de salir del útero cálido. Ayuda a mantener la temperatura corporal en el frío, ya que el músculo inmaduro no puede temblar lo suficiente.

Más adelante en la vida, la grasa parda puede proteger contra complicaciones metabólicas al quemar el exceso de grasa y azúcares. Comprender cómo funciona la grasa parda es fundamental para desarrollar intervenciones terapéuticas para los trastornos metabólicos.