UC San Diego Recibe $10 Millones para un Centro de Neurobiología en Ambientes Cambiantes

El cambio climático está alterando sustancialmente los ambientes marinos al aumentar la temperatura, acidificar el océano, y disminuir la concentración de oxígeno en el agua. La velocidad y magnitud de estos cambios podrían literalmente “cambiarle la cabeza” a las criaturas marinas. Cambios en temperatura y en la química del océano podrían alterar el desarrollo cerebral en los estadios tempranos de desarrollo, cambiar la velocidad de las señales neuronales, modificar las funciones de los neurotransmisores, o distorsionar los sentidos de los organismos marinos.

Para responder esta pregunta, el Centro primero deberá elucidar algunos de los mecanismos fundamentales de los sistemas nerviosos de animales marinos y cómo han evolucionado para funcionar en ambientes que son naturalmente cambiantes. Estos descubrimientos ayudarán a predecir cómo los organismos marinos responderán al cambio climático y guiarán los esfuerzos para conservar especies vulnerables.

“La pregunta es cómo el sistema nervioso de los animales marinos se ajusta a la variabilidad ambiental natural, y si pueden adaptarse a los cambios abruptos creados por el cambio climático causado por las actividades humanas,” dice Martin Tresguerres, un fisiólogo marino de Scripps quien liderará el Allen Discovery Center for Neurobiology in Changing Environments. “Algunas especies o poblaciones podrían ser más resilientes o más vulnerables que otras, y queremos identificarlas y tratar de entender los mecanismos detrás de esta resiliencia o vulnerabilidad.” 

El Centro congregará investigadores del Instituto Scripps de Oceanografía y de otros departamentos de UC San Diego, y a colaboradores de la Universidad de California del Sur, el Carnegie Ciencia, la Universidad de Virginia, y la Universidad MacEwan. El grupo de investigación comprende un diverso equipo de expertos en biología marina, neurobiología– un área que estudia las células en el sistema nervioso y cómo interactúan y funcionan – y genómica. El Centro será dirigido por Tresguerres y dos co-líderes, los investigadores principales Amro Hamdoun y Deirdre Lyons, ambos de Scripps. Adicionalmente, Matthew Lovett-Barron y Diana Rennison, del Departamento de Ciencias Biológicas de UC San Diego y Nathan Shaner, del Departamento de Medicina de UC San Diego, son integrantes esenciales para el trabajo multidisciplinario del Centro. 

Izquierda: El biólogo marino de Scripps, Martin Tresguerres, liderará el Allen Discovery Center for Neurobiology in Changing Environments. Los colaboradores estudiarán cuatro especies marinas representativas: el coral cuerno de ciervo, la lapa zapatilla, el erizo de mar pintado, y el pez espinoso. Derecha: El biólogo marino Amro Hamdoun será uno de los co-líderes del Centro y se enfocará en las respuestas del erizo de mar pintado al cambio climático. Crédito: Erik Jepsen/ UC San Diego.

“UC San Diego y Scripps están en una posición única para llevar a cabo este proyecto,” dijo Hamdoun. “Tenemos una institución de biología marina de reputación mundial en el medio de un campus que alberga investigación biomédica de primer nivel — esa proximidad realmente ayuda en este tipo de proyectos de alto vuelo.”

El Centro estudiará cuatro especies marinas representativas: el coral cuerno de ciervo, la lapa zapatilla, el erizo de mar pintado, y el pez espinoso. El equipo eligió estas especies porque cada una pertenece a un linaje evolutivo distinto y además tienen roles ecológicos fundamentales. 

Para investigar cómo el calentamiento, la acidificación del océano y la disminución de oxígeno impacta a los sistemas nerviosos de estos animales y a su comportamiento, el equipo científico multidisciplinario combinará enfoques genéticos con experimentos fisiológicos y comportamentales de punta, tanto en el laboratorio como en ambientes naturales. 

Los objetivos principales del Centro incluyen desarrollar mapas neurológicos para cada una de las cuatro especies, determinar cómo distintos cambios ambientales afectan el comportamiento y las habilidades sensoriales, e identificar variaciones genéticas que puedan ayudar a éstos y otros animales a adaptarse a océanos cambiantes. La meta a largo plazo es identificar mecanismos que determinan resiliencia o vulnerabilidad a los impactos del cambio climático sobre la neurobiología de animales marinos. Para alcanzar estas metas, el equipo desarrollará nuevas herramientas y técnicas para estudiar la neurobiología de los animales marinos, las cuales se espera que estimulen aún más interés y más actividades en esta área de investigación emergente.

Izquierda: la bióloga del desarrollo Deirdre Lyons será la otra co-líder del Allen Discovery Center for Neurobiology in Changing Environments. Derecha: La estudiante de doctorado Stephanie Neal (adelante) y Deirdre Lyons (atrás) examinan lapas con un microscopio de disección de fluorescencia. Crédito: Erik Jepsen/ UC San Diego.

“Los sistemas nerviosos han evolucionado para ser adaptables a condiciones ambientales cambiantes, pero esta adaptabilidad tiene límites,” dijo Lovett-Barron. “Los organismos marinos están en la primera línea del cambio climático, por lo que es esencial entender cómo estos diversos sistemas nerviosos se adaptan, o no logran adaptarse, a ambientes cambiantes. El Centro provee una oportunidad única para contestar esta pregunta al integrar un amplio rango de campos de investigación — incluyendo neurobiología celular, genética de poblaciones y comportamiento — enfocada alrededor de una colaboración central entre biólogos marinos y neurocientíficos de UC San Diego.” 

Además de las metas científicas, el nuevo Centro tiene el fuerte compromiso de compartir los descubrimientos y herramientas con la comunidad científica global, y a entrenar a la próxima generación de investigadores, especialmente a aquellos que pertenecen a minorías en la ciencia. El Centro entrenará múltiples estudiantes de grado y postgrado como así también a investigadores postdoctorales. El equipo también organizará talleres y conferencias virtuales y presenciales híbridas con el objetivo de entrenar a ecólogos en neurociencias y a neurocientíficos en ecología, e incluirán becas enfocadas a científicos de países en desarrollo. Con el fin de transmitir el entusiasmo de su investigación al público general, el Centro se asociará con el Acuario Birch de Scripps para crear programas de educación pública.  

“Estoy deseosa de colaborar con investigadores de otras áreas, y entusiasmada de entrenar a la próxima generación de científicos que intentarán responder estas preguntas integrando perspectivas y temas desde el nivel molecular al nivel de los ecosistemas,” dijo Lyons.

El Centro posiciona a Scripps al frente de un campo de investigación emergente que combina neurociencia con ecología marina, con potenciales implicancias de largo alcance para la conservación del océano ante el cambio climático. Al culminar los cuatro años, el Allen Institute podría renovar su apoyo por un periodo de otros cuatro años y $10 millones adicionales, con la condición de que el Centro recaude otros $10 millones, amplificando el impacto del Centro aún más.

Otros colaboradores claves incluyen Todd Martz de Scripps y Richard Daneman del Departamento de Medicina de UC San Diego, Falko Kuester del Departamento de Ingeniería Jacobs y el Instituto Qualcomm de UC San Diego, Carly Kenkel de la Universidad de California del Sur, Phil Cleves del Carnegie Ciencia, Tracy Larson de la Universidad de Virginia y Trevor Hamilton de la Universidad MacEwan.

Sobre el Paul G. Allen Frontiers Group

El Paul G. Allen Frontiers Group, una división del Allen Institute, se dedica a explorar el panorama de las ciencias biológicas para identificar y promover ideas que van a cambiar al mundo. El Frontiers Group recomienda inversiones a la Paul G. Allen Family Foundation, la que luego proporciona financiamiento por medio de un sistema de subvenciones para acelerar nuestro conocimiento en Biología, incluyendo: “Allen Discovery Centers” en instituciones asociadas que llevan a cabo investigaciones en temas específicos y que son impulsadas por científicos líderes; y “Allen Distinguished Investigators” para exploraciones innovadoras con creatividad e impactos potenciales excepcionales. El Paul G. Allen Frontiers Group fue fundado en 2016 por el difunto filantropista y visionario Paul G. Allen. Para más información, visite https://alleninstitute.org/division/frontiers-group. 

Sobre el Allen Institute

El Allen Institute es una organización de investigación sin fines de lucro [clasificación 501(c)(3)] fundada por el difunto filantropista y visionario Paul G. Allen. El Allen Institute se dedica a resolver algunas de las preguntas más trascendentales en biociencia y a acelerar la investigación científica en todo el mundo. El Instituto es un líder reconocido en investigaciones a gran escala y está comprometido con el modelo de acceso abierto a la ciencia. Sus institutos y programas de investigación incluyen el Allen Institute for Brain Science, iniciado en 2003, el Allen Institute for Cell Science, iniciado en 2014, el Allen Institute for Immunology, iniciado en 2018, el MindScope Program, iniciado en 2020, y el Allen Institute for Neural Dynamics, iniciado en 2021. En 2016, el Allen Institute expandió su alcance con la inauguración de The Paul G. Allen Frontiers Group, el que identifica pioneros con ideas innovadoras para expandir las fronteras del conocimiento y mejorar al mundo. Para más información, visite https://alleninstitute.org. 

Sobre la Paul G. Allen Family Foundation

Por más de cuatro décadas, la Paul G. Allen Family Foundation se ha enfocado en cambiar la trayectoria de algunos de los problemas globales más importantes. Fundada por los filantropistas Jody Allen y el difunto Paul G. Allen, co-fundador de Microsoft, la Fundación inicialmente se ocupó de solucionar necesidades comunitarias a lo largo del Pacifico Noroeste de Estados Unidos y Canadá con focos en las artes regionales, poblaciones desatendidas, y el medio ambiente. Hoy, la Fundación mantiene una cartera global con socios de primera línea trabajando para preservar la salud de los océanos, proteger la vida silvestre, combatir el cambio climático, y fortalecer a las comunidades. La Fundación invierte en beneficiarios para aprovechar tecnología, llenar brechas de datos y ciencia, e impulsar políticas públicas positivas para promover el conocimiento y generar cambios duraderos.