En cada especie del reino animal, desde una pequeña rata a un elefante, su fisiología esta en buena parte determinada por su tamaño (Tamaño y Función en el Animal). En general, mientras mayor es el animal, más lento es su metabolismo, más larga es su vida y viceversa. Sin embargo, no está claro cómo la naturaleza se las arregla para imprimir esa condición en cada criatura, y por qué algunas están destinadas a morir antes que otras.

Ahora Hubert y Paul Else de la Universidad de Wollongong en New South Wales en Australia, piensan que la respuesta está en la estructura de las membranas celulares (New Scientist, Noviembre 1, 2003, pág. 42). Cada célula de un organismo viviente está rodeada por una delicada membrana, que tiene un grosor, de una millonésima parte de un centímetro. Ella constituye la defensa contra moléculas invasoras indeseables, también regula la salida y entrada de substancias y la comunicación con su vecindad (La Membrana Celular). Del mismo modo, en el interior de las células, los diversos componentes también están envueltos por una membrana protectora (núcleo, mitocondrias, etc).

Los diferentes constituyentes de estas membranas serían los que permitirían a la rata y al colibrí vivir más rápido, pero como contrapartida morirían más jóvenes. Es que por su estructura, sus membranas serían más flexibles y permeables, pero al mismo tiempo, más sensibles al daño que le producirían las moléculas reactivas de los radicales libres del oxígeno. Si Hubert y Else están en lo correcto, de su trabajo se podrían aclarar las respuestas a muchas preguntas: ¿por qué los pájaros viven más que los mamíferos del mismo tamaño?, o ¿por qué la restricción calórica incrementa la longevidad? (El Secreto de una Larga Vida).


Las membranas celulares y los ácidos grasos

Muchos de los procesos vitales dependen de la difusión de moléculas a través de las membranas celulares. Ellas están constituidas por una doble capa de ácidos grasos. Sus colas son hidrofóbicas (repelen el agua) y sus cabezas son hidrofílicas (atraen agua) (ver gráfico 1). Como cada célula y cada organelo dentro de ella están rodeadas de este tipo de membrana, en su conjunto constituyen un importante porcentaje de la estructura del organismo, como para cubrir con estas membranas los bordes de 75 canchas de football.

Al envolver cada célula y separar cada organelo dentro de ellas, las membranas tienen una situación ideal para regular todo el proceso metabólico del organismo. En el interior de cada célula existen miles de estructuras cuya responsabilidad es producir la energía que cada una de ellas necesita para desarrollar el proceso metabólico. Se llaman “mitocondrias" y también están rodeadas por una membrana, que las separa del resto de la célula. Dentro de la membrana interna, la concentración de iones hidrógenos (protones) es 20 veces más baja que afuera. Contínuamente estas membranas están regulando la entrada de iones para llegar a producir las moléculas de ATP necesarias para suministrar la energía que la célula necesita.

Estas diferencias entre las concentraciones internas y externas de iones, es una importante función de la membrana celular que debe mantenerse activa en forma constante, mediante un trabajo energético. En el caso de las mitocondrias, ello se logra por la acción de la llamada "bomba de protones". En el caso de la membrana celular, igual actividad desempeña la llamada "bomba de sodio/potasio". Lo que es sorprendente es que la cantidad de energía consumida por las membranas para mantener esta diferencia de iones dentro y fuera, corresponde perfectamente al ritmo metabólico de cada especie. Aun cuando una célula de un caballo, una rata o una rana, tengan velocidades metabólicas diferentes, sin embargo cada una de estas especies consume el 20% de su energía en hacer funcionar su bomba de protones, y otro 20%, en hacer funcionar su bomba de sodio/potasio.

¿Qué es lo que hace que las células de diferentes animales, a su escala respectiva, consuman exactamente igual proporción de su energía para hacer funcionar las bombas de sus membranas? Para Hubert y Else, la respuesta está en la estructura de sus membranas.

Desde la rata al caballo, la composición de las células es relativamente constante. Es así como tanto el contenido de proteínas, como el de lípidos, no parecen variar. Sin embargo, "el tipo de ácidos grasos que constituyen las membranas, varía dramáticamente".

Al examinar la composición de la membrana celular de diferentes especies animales, se puede observar una gran diferencia. En todos ellos los ácidos grasos están constituidos por cadenas de carbones que varían entre 14 a 22 carbones. Pero lo que varía de una a otra especie, es el grado de saturación entre los diferentes carbones que forman la cadena (Acidos Grasos en la Alimentación). En los ácidos grasos saturados, cada uno de los carbones de la cadena está conectado por un enlace simple. En los ácidos grasos insaturados, en la cadena se incluye entre uno a seis dobles enlaces, y cada uno de ellos causa una flexibilidad a la cola del ácido graso que se evidencia en ese punto de la cadena. Los ácidos grasos con dos o más dobles enlaces se llaman ácidos grasos poli-insaturados o PUFA. Hubert encuentra que mientras más lento es el metabolismo de las diferentes especies de animales, más saturados son los ácidos grasos que constituyen sus membranas. Al revés, las especies de animales con metabolismo más rápido, tienen más ácidos grasos insaturados.

Esta correlación fue especialmente evidente cuando se comparó con el contenido de ácidos grasos más insaturados, como el 22:6, en que el largo de la cadena es de 22 carbones y tiene 6 doble enlace. Las membranas de las células de los músculos de los elefantes contienen sólo 0.2% de 22:6, mientras que las membranas de las células musculares de las ratas, que tienen un metabolismo 35 veces más rápido, tienen un 20% de 22:6. Hubert encuentra la misma tendencia en las aves donde el porcentaje de 22:6 de las diferentes especies de aves presentan una correlación lineal con su velocidad metabólica. También los reptiles y anfibios siguen el mismo modelo. Los animales de sangre fría tienen mucho menor metabolismo y también un menor contenido de 22:6.

El hecho es que los niveles de PUFA en la constitución de sus membranas, afecta el comportamiento del metabolismo celular. Las membranas altamente saturadas de animales lentos, sólo permiten filtrar pocos iones sodio e hidrógeno a través de ellas, de modo que sus bombas sodio/potasio y sus bombas protones, trabajan lentamente. Pero las membranas altamente insaturadas de animales con rápido metabolismo son más filtrantes, aun cuando ellas tienen el mismo número de bombas de sodio/potasio y bombas protones, por gramo de tejido, que los animales más lentos.


Otras conclusiones

La conclusión importante, es que la velocidad metabólica requiere de membranas lloronas, que dejen filtrar rápido. Es evidente que la composición de las membranas celulares tienen un impacto importante en el funcionamiento celular. Así por ejemplo, Leonard Storlien de AstraZeneca en Gotenburg, ha encontrado que humanos que contienen niveles anormalmente bajos de PUFA en sus membranas, correlacionan con resistencia a la insulina, lo que sugiere una relación entre las modernas dietas y la creciente incidencia de la diabetes de los adultos, con la hipertensión y las enfermedades cardíacas. También las dietas de bajo contenido de 22:6, correlaciona con cuadros de depresión, desórdenes bipolares y comportamientos violentos (La Depresión y los Acidos Grasos de la Dieta) mientras que por otro lado diversos ensayos clínicos que se han estado realizando, indican que el suplemento de la dieta con 22:6, mejora la depresión y los trastornos bipolares.

Pero también se puede concluir que el incremento de los PUFA en las membranas celulares, paga un alto precio: mientras mayor es su concentración en las membranas, más corta es la vida del animal. En todas las aves y mamíferos estudiados, se confirma esta correlación, entre contenido de PUFA y duración de la vida. Ello parece ser debido a que el mayor contenido de ácidos grasos poli- insaturados, hace a las membranas más vulnerables al efecto nocivo de los radicales libres del oxígeno, y ello se constata especialmente en la pared de las mitocondrias celulares (El Proceso de Envejecimiento).

Finalmente, Reinald Pamplona Gras de la Universidad de Leyda en España, administrando diferentes dietas a ratas, logra incrementar en un 30% el contenido de ácidos grasos insaturados de las membranas celulares y observa que el daño de estas se incrementa en un 50%. También observa que al restringir la ingesta calórica en ratas, disminuye el contenido de PUFA, con lo que protege a las membranas de la oxidación. Así explica que la dieta hipocalórica incremente el promedio de vida en diversas especies animales. La misma teoría también explica por qué los pájaros viven más (el doble) que los mamíferos. Sus membranas celulares contienen un bajo porcentaje de omega- 3 PUFA, el tipo de ácidos grasos que incluyen los 22:6, que son más vulnerables a la oxidación. Ahora habría que probar estas modificaciones en humanos, y ver si tienen igual efecto en nuestra mayor o menor longevidad.