SALUD Y OCÉANO

los beneficios del océano

La pandemia de coronavirus y la inusual situación resultante son momentos especialmente difíciles. Paradójicamente, también es una oportunidad para cuestionar la relación entre la salud humana y el medio ambiente que nos rodea…

El Instituto de Oceanografía se ocupa naturalmente de la relación entre nuestra salud, el océano y la biodiversidad preservada. Porque el Océano es una fuente de soluciones!

El océano nos cura, gracias a las moléculas producidas por los organismos marinos, y esto es sólo el principio, ya que los organismos marinos pueden desempeñar rápidamente un papel similar al de sus primos terrestres durante siglos.

Los organismos marinos también se utilizan como modelos de estudio porque suelen tener características cercanas al organismo modelo ideal (prolíficos en embriones, linaje celular simple y reproducible, desarrollo embrionario a menudo externo, etc.). Han dado lugar a importantes descubrimientos en los variados campos de la fisiología, la medicina y la química, incluidos varios premios Nobel.

La buena salud cotidiana comienza con una dieta sana y equilibrada. Cada día, el océano proporciona algunos de los elementos que necesita nuestro metabolismo, pero ¡hay que preservar la calidad del medio ambiente!

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indonesie Poisson
En Indonesia, como aquí en Banggai, el pescado proporciona al menos el 50% de las proteínas animales que consume la población.
Les calamars séchés permettent de conserver un stock de protéines pendant des mois
Les calamars séchés permettent de conserver un stock de protéines pendant des mois

Un océano sano para una alimentación sana

La salud requiere una dieta suficiente y equilibrada, que incluya un aporte regular de proteínas, vitaminas, lípidos, minerales y oligoelementos. El océano nos proporciona una buena parte de estos elementos que son esenciales para nuestro metabolismo.

En todo el mundo se consumen 20 kg de pescado al año por persona. El 17% de las proteínas animales consumidas por el ser humano procede de la pesca y la acuicultura. En Indonesia o Sri Lanka, proporcionan al menos el 50% de las proteínas animales que consume la población. Esto demuestra el gran reto que supone preservar los recursos para la seguridad alimentaria y la salud. Por desgracia, debido a la sobrepesca, la contaminación y la pesca ilegal, las poblaciones de peces de todo el mundo están disminuyendo. El 33% está sobreexplotado (¡en el Mediterráneo, esta tasa alcanza el 62%!) y el 35% de los peces capturados no llegan a nuestro plato, un despilfarro a lo largo de toda la cadena, que no debemos seguir tolerando. Para que la humanidad siga gozando de buena salud, es esencial gestionar los recursos de forma verdaderamente sostenible, empezando ahora. Y es posible.

Algunos especialistas estiman que, si se protege y gestiona bien, el océano podría proporcionar dos tercios de las necesidades mundiales de proteínas, estimadas en 500 millones de toneladas, de aquí a 2050.

Esto sólo es posible si el océano sigue siendo un entorno saludable tanto para los organismos como para nosotros. El océano, que es notablemente resistente a las perturbaciones, se ve desgraciadamente a veces «superado» por la contaminación de origen terrestre: pesticidas como la clordecona, metales pesados, contaminación orgánica urbana, así como los problemas emergentes de los disruptores endocrinos o las nanopartículas. A veces es la degradación de los ecosistemas la que provoca problemas de salud, como cuando la muerte de los corales da paso a las algas y a la ciguatera tóxica.

Durante mucho tiempo, el océano ha sido confundido con una despensa inagotable y, al mismo tiempo, con un cubo de basura sin fondo. Hoy en día, debemos cuidar de un entorno extremadamente vivo, que nos alimenta y cuida.

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El océano que cura

El océano es la cuna de la vida en nuestro planeta. Todavía alberga una gama de vida extremadamente diversa: 34 de los 36 filos existentes, 14 de los cuales han permanecido exclusivamente marinos, 300.000 especies conocidas y aún más especies desconocidas.

Las particularidades de los organismos marinos los convierten en una reserva inexplorada de vías terapéuticas para el futuro.

Abundan los ejemplos de moléculas extraídas de organismos vivos, utilizadas como agentes anticancerígenos, antimicrobianos, antivirales, antiinflamatorios, antidiabéticos, antihipertensivos, anticoagulantes y antioxidantes. De las 145.000 a 150.000 sustancias naturales descritas, se calcula que ya se han obtenido unos 25.000 productos de interés farmacológico o cosmético a partir de organismos marinos, de los cuales más del 30% son producidos por esponjas. Este número ha aumentado en las últimas décadas, lo que sugiere que habrá muchos remedios nuevos en un futuro próximo.

Las condiciones a las que están expuestos los animales marinos (sí, en términos de biomasa, el océano es más el dominio de los animales, mientras que el medio terrestre es más el dominio de las plantas) son tan diversas como originales. En los abismos sumidos en la noche eterna, los ecosistemas se organizan en torno a las fuentes hidrotermales. La energía ya no proviene del sol, sino de la química de estas aguas muy calientes, cargadas de azufre y minerales. En las aguas polares, los peces e invertebrados pueden soportar temperaturas cercanas a los 0 °C. Y en todo el mundo, los animales fijados al fondo tienen que desarrollar un arsenal biológico para defenderse y preservar su espacio vital, ya que no pueden escapar de los depredadores.

Durante millones de años, el medio ambiente marino y, en particular, el arrecife de coral, ha estado en una carrera de armas químicas. En un entorno altamente competitivo, los organismos producen metabolitos y mediadores químicos que desempeñan un papel fundamental en la estructuración y el funcionamiento de los ecosistemas, por ejemplo en la competencia por el espacio, la colonización de superficies, la defensa contra la depredación, la seducción para la reproducción, etc. Estos atrayentes o repelentes son de gran interés en diversos campos de la química para la vida (salud humana y animal, cosmética, fitofarmacia, pinturas antiincrustantes…).

El primer trabajo importante en la química de las sustancias naturales marinas fue el del profesor Werner Bergmann, en 1951, que aisló de una esponja de Florida unos nucleósidos inusuales (componentes básicos de los ácidos nucleicos, ADN y ARN) que los farmaceúticos tuvieron la idea de utilizar para diseñar moléculas antitumorales. En 1969, los investigadores descubrieron en una gorgonia caribeña Plexaura homomalla grandes cantidades de una prostaglandina (moléculas capaces de provocar o estimular las contracciones uterinas) que la industria farmacéutica se esforzaba por sintetizar. En la actualidad, la mayoría de las moléculas de origen marino en desarrollo clínico se destinan al tratamiento de cánceres o a la lucha contra los virus.

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Corail-Pocillopora-edouxi
Corail-Pocillopora-edouxi
Un hippocampe sur une gorgone de la famille des Plexauridae.
Un caballito de mar sobre una gorgonia de la familia Plexauridae.
Récif corallien
Récif corallien
Le zoanthaire Palythoa grandis
La zoantaria Palythoa grandis produce una potente toxina, la Palitoxina.
Détail corail Turbinaria réniformis ©M.Dagnino
Détail corail Turbinaria réniformis

ANIMALES MARINOS AL RESCATE

Se ha demostrado que más de mil compuestos aislados de organismos marinos tienen efectos antivirales, y un estudio reciente descubrió que la griffithsina, una proteína aislada delalga roja del género Griffithsia sp.… podría ser un inhibidor de ciertos coronavirus al inhibir sus proteínas de espiga, que les dan su aspecto de corona, impidiendo así su entrada en las células del huésped.

A partir de la hemoglobina de un gusano marino, el arenicola, que vive en la arena, la empresa de biotecnología Hemarina ha desarrollado un «respirador molecular», una molécula de origen marino que tiene la propiedad de almacenar y transportar el oxígeno mejor que la hemoglobina humana (¡se liga 40 veces más!). Esta molécula debería entrar en fase de prueba en pacientes afectados por el coronavirus con el objetivo de tratar el síndrome de dificultad respiratoria vinculado al Covid-19, liberando así respiradores artificiales para otros pacientes y aliviando los servicios hospitalarios. Este respirador molecular podría encontrar otras aplicaciones en casos muy concretos, como el transporte de órganos antes del trasplante.

La empresa marsellesa Coral Biome está interesada en la palitoxina (producida por los corales blandos del género Palythoa, orden Zoantharia), una molécula muy tóxica que se utiliza en el tratamiento de ciertos cánceres.

Se han aislado numerosos compuestos, actualmente en desarrollo clínico por sus actividades anticancerígenas, a partir de las ascidias coloniales Didemnum molle, invertebrados marinos sésiles comunes (caracterizados por su fijación a un soporte) que viven en el arrecife de coral.

Aproximadamente 1.000 veces más eficaz que la morfina, un analgésico sintetizado mediante la copia de una molécula presente en el veneno del cono Conus magus (un molusco gasterópodo marino) está especialmente indicado para aliviar el dolor crónico intenso.

El Océano es, por tanto, una enorme biblioteca, además de una farmacia. Es fundamental reconocer y valorar estas funciones, y evitar que se evaporen como consecuencia del cambio climático, la sobreexplotación de las especies y la degradación de los ecosistemas marinos, impulsada por una visión demasiado miope centrada en los beneficios de la pesca, los hidrocarburos y pronto los recursos minerales.

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Los organismos marinos como modelos para la ciencia...

El océano ofrece valiosos modelos para la investigación fundamental y muchos estudios han permitido avances decisivos en fisiología, medicina y química. Nada menos que trece premios Nobel de medicina o química se han concedido por trabajos basados en organismos acuáticos: peces, cnidarios como las medusas Aequorea victoria o el sifonóforo Physalia physalis, moluscos (bivalvos, cefalópodos, babosas de mar), crustáceos (cangrejos), equinodermos (erizos de mar, estrellas de mar), incluso protozoos…

Gracias a sus trabajos sobre los intestinos de las anémonas o sobre una estrella de mar, Ilya Ilyich Mechnikov descubrió los fagocitos y la fagocitosis (proceso por el que una célula engulle y luego digiere una sustancia extraña) en 1883. Compartió el Premio Nobel de Fisiología y Medicina de 1908 con Paul Ehrlich y desde entonces se le considera el padre de la inmunidad celular.

Midiendo los cambios en las cargas eléctricas y la forma en que se intercambian los impulsos nerviosos entre las células de una fibra nerviosa muy grande de una especie de calamarJohn Carew Eccles, Alan Lloyd Hodgkin y Andrew Fielding Huxley fueron pioneros en el estudio de la transmisión de los impulsos nerviosos y recibieron conjuntamente el Premio Nobel de Fisiología o Medicina de 1963.

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Anéméone tomate
Anémona del tomate
Sphaerechinus granularis
El erizo de mar Sphaerechnis granularis
Hipppocampe moucheté Hippocampus ramulosus
L’hippocampe intéresse les chercheurs car l’expression des gènes du développement fœtal pendant la grossesse (du mâle) ressemble fortement à celle des gènes humains.

Y LA FUENTE DE MUCHOS PREMIOS NOBEL

El erizo de mar sirvió de modelo para el descubrimiento de Otto von Warburg de las ondas de calcio contra la polispermia (sólo un espermatozoide por ovocito). Para Eric Kandel y su trabajo sobre las bases moleculares de la memoria, era una babosa de mar.

Mientras estudiaba el ciclo celular de los huevos de erizo de mar, Sir Tim Hunt descubrió las ciclinas y demostró que estas proteínas, que se descomponen durante las diferentes fases del ciclo celular, desempeñan un papel crucial en su regulación, no sólo en los equinodermos, sino también en los vertebrados. Esta investigación tuvo posteriormente importantes implicaciones para el estudio de moléculas clave implicadas en el desarrollo del cáncer (ciclina y quinasa) y les valió a Timothy Hunt, Leland Hartwell y Paul M. Nurse el Premio Nobel de Fisiología y Medicina de 2001.

El Premio Nobel de Química 2008 fue concedido a Osamu Shimomura, Martin Chalfie y Roger Tsien por el descubrimiento de los órganos electroluminiscentes en el medusa Aequorea victoria de una proteína verde fluorescente (GFP) que brilla intensamente bajo la luz ultravioleta. Esta proteína revolucionó realmente las ciencias de la vida al permitir rastrear, entre otras cosas, cómo los tumores cancerosos forman nuevos vasos sanguíneos, cómo la enfermedad de Alzheimer mata las neuronas del cerebro y cómo las células infectadas por el VIH producen nuevos virus.

Esta proteína, sintetizada desde 1994, se utiliza en la investigación médica. Los científicos son ahora capaces de modificar el gen que controla la producción de GFP para dar diferentes tinciones que permiten estudiar las proteínas en su entorno natural y comprender ciertos procesos para mejorar nuestro conocimiento de la compleja red que es el cerebro humano.

La equoreína, otra proteína extraída de la medusa Aequorea victoria, se utiliza para medir el calcio en el tejido muscular a nivel de las terminaciones nerviosas.

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El descubrimiento de la anafilaxia

Travaux à bord de la Seconde Princesse Alice
Trabajo a bordo del Segundo Princesa Alicia

En el verano de 1901, el príncipe Alberto Ier dirigió su expedición anual al Atlántico desde las islas de Cabo Verde hasta las Azores. Durante las campañas anteriores, con el Dr. Jules Richard, su estrecho colaborador, había tenido la oportunidad de observar que los marineros manifestaban un dolor extremadamente agudo, que podía llegar hasta el síncope, al contacto con una especie de medusa, un cnidario pelágico llamado physalia Physalia physalis. Pensó que probablemente se trataba de un veneno.

Travaux à bord de la Seconde Princesse Alice
Trabajo a bordo del Segundo Princesa Alicia
le Prince Albert Ier
Príncipe Alberto I

Charles Richet, profesor de la Facultad de Medicina de París, y Paul Portier, ayudante de fisiología en la Sorbona, fueron invitados a unirse a la expedición para aislar este veneno y estudiar este fenómeno. Los trabajos realizados a bordo del segundo Princesa Alicia con la fisiología, luego a su regreso a París, en particular con las anémonas Actinia equina y Anemonia ceraeLa primera fase del estudio, realizada en Estados Unidos, consistió en inyectar extractos de cnidarios en cobayas (perros y palomas) con un intervalo suficientemente largo entre cada inyección y utilizando dosis bajas de toxinas.

le Prince Albert Ier
Príncipe Alberto I
Tableau Le laboratoire Louis Tinayre 1908 © M.Dagnino
Príncipe Alberto I

En lugar de ser inmunes, los conejillos de indias se volvieron cada vez más sensibles, llegando a morir.  Richet y Portier publicaron el descubrimiento de la anafilaxia en 1902 y la definieron como : » Llamamos anafiláctico, por oposición a filáctico, a la propiedad de un veneno de disminuir en lugar de aumentar la inmunidad cuando se inyecta en dosis no letales».  Este descubrimiento sentó las primeras bases de la alergología (todos los conocimientos relativos a las reacciones provocadas en el organismo por la introducción de una sustancia extraña llamada antígeno) y le valió a Charles Richet el Premio Nobel de Fisiología y Medicina de 1913.

Enlace al Premio Nobel :
https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/1913/richet/lecture/

Timbre 1901 Decouverte de l'anaphylaxie
Trabajo a bordo del Segundo Princesa Alicia
Portrait du Dr Richet
Portrait du Dr Richet

Experimentando con extractos de los tentáculos de ciertas anémonas marinas, Richet y Portier descubrieron que los perros a los que se les inyectaba el extracto se volvían excesivamente sensibles a la acción de una segunda dosis. Estos perros podían morir por una cantidad que era sólo una fracción de la dosis mortal para un perro no tratado. Llamaron a este estado de sensibilidad anormal del sujeto a la acción de ciertas sustancias Anafilaxia. ...] Al principio hubo mucha sorpresa e incredulidad, ya que los estudiosos habían estado acostumbrados hasta entonces a considerar la reacción de inmunización o de disminución de la sensibilidad como la respuesta adecuada de un organismo a la inyección de sustancias extrañas. Por ello, resulta sorprendente que se produzca exactamente el fenómeno contrario. De este modo, las leyes de la inmunidad quedaron completamente anuladas.

Le Prince Albert Ier, Avril 1921​
Prince de Monaco, 1889-1922

Biomímesis y bioinspiración

La biomímesis y la «bioinspiración» (algunos investigadores consideran que no copiamos la naturaleza sino que nos inspiramos en ella) son enfoques que consisten en estudiar la naturaleza en sus innumerables formas (animales, plantas, hongos, microorganismos, ecosistemas). Ofrecen la posibilidad de cambiar la forma de cultivar o criar organismos, fabricar materiales, almacenar información, curarnos o producir energía. Los arrecifes de coral, por ser comunidades extremadamente productivas, ricas en biodiversidad y territorio de expresión de una multitud de mediadores químicos, constituyen una preciosa fuente de inspiración en términos de salud, para nuestras ciudades contemporáneas en busca de soluciones eficaces y sostenibles.

Nautile
El nautilus, fuente de inspiración no sólo para Julio Verne. (c) Universciencia

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