La evolución de los pezones es la leche

Albacete

No todos los órganos de nuestro cuerpo son igualmente atractivos o problemáticos. Por ejemplo, mientras nos importa un pepino ver el codo, el hombro, o la nariz de la gente, algunos y algunas son capaces de pagar sumas relevantes por contemplar en acción otras partes del cuerpo, sobre todo si estas tienen que ver con la reproducción. Desconozco la causa, bastante irracional, de por qué es esto así, pero estarás de acuerdo conmigo en que una de estas partes es el pezón, pieza culminante de la glándula mamaria, y uno de los primeros trozos de piel humana que nos meten en la boca nada más nacer.

Hace unos días, reflexionando sobre cuál sería el origen evolutivo de la leche, y sobre sus razones de ser bioquímicas, defensivas y nutritivas, me di cuenta de repente de que tampoco sabía demasiado acerca, no ya de la leche, sino del origen evolutivo de las glándulas mamarias y los pezones. ¿Cuándo y cómo aparecen estos en el curso de la evolución de las especies? Decidí que debía documentarme y que, dado el indudable interés de este tema para hombres y mujeres, debía contar al mundo lo que aprendiera. Y aquí estoy.

El problema del origen de la leche no es trivial. Una de las principales razones es que la leche no se fosiliza, excepto, tal vez, cuando se la olvida en el fondo de los frigoríficos modernos. En ausencia de fósiles de leche, los científicos deben utilizar otras pistas para intentar averiguar cuáles fueron los primeros productores de leche y cómo apareció esta.

Pero es erróneo hablar de leche. Debemos hablar de leches. Cada especie tiene su leche, adaptada a las necesidades nutritivas y ciclos reproductivos de las correspondientes proles. Por ejemplo, mientras la leche de rinoceronte apenas contiene grasa, la de foca es casi mantequilla, ya que su contenido en grasa es del 60%. No obstante, las leches de casi todas las especies contienen sustancias comunes a todas ellas, como la lactosa, las caseinas, la lactoalbúmina, y otras proteínas que no se encuentran en ninguna otra parte de la naturaleza.

La capacidad de producir leche permite no solo alimentar a la prole de manera más adecuada en nutrientes y calorías, sino hacerlo en condiciones más seguras o convenientes. Un ejemplo lo tenemos en la ballena azul, que puede pesar cien toneladas o más. La hembra preñada se alimenta durante su embarazo en aguas frías pero muy ricas en nutrientes. Poco antes de dar nacimiento, emigra a aguas tropicales, donde da a luz, y comienza a producir alrededor de 220 kilogramos de leche al día, con la que alimenta al ballenato. Según se ha estimado, durante los seis meses que dura la lactación, la madre ballena trasfiere con la leche a su vástago una cantidad de calorías equivalente a la necesaria para alimentar a unas 200 personas por un año.

La evolución de una capacidad tan compleja como la producción de leche llevó mucho tiempo, alrededor de 150 millones de años. Se cree que los primeros ancestros de los que luego serán los mamíferos fueron los llamados sinápsidos, una rama evolutiva que se separó previamente de la rama que originó a los reptiles y a las aves (la rama saurópsido). Esta separación sucedió hace unos 310 millones de años.

Muchos sinápsidos primitivos tenían el aspecto de iguanas gigantes. Desde aquel entonces, los sinápsidos sufrieron varios eventos de extinción y expansión de especies que condujeron a la aparición de los primeros mamíferos, con sus características metabólicas, fisiológicas y reproductivas, allá por el fin del periodo jurásico, hace unos 160 millones de años. Durante este periodo de evolución, la leche también lo hizo, como lo hicieron las glándulas mamarias y los pezones.

Huevos y leche

También evolucionó el modo de reproducción. Los sinápsidos se reproducían por huevos, al igual que los saurópsidos, pero es la diferente evolución de los huevos entre estas diferentes ramas evolutivas lo que proporciona alguna pista sobre el posible origen de la leche. Los saurópsidos, de los que derivan, recordemos, reptiles y aves, desarrollaron huevos con duras y gruesas cáscaras calcáreas que protegían a los embriones de las agresiones externas y, sobre todo, de la deshidratación, con poros en la cáscara que permiten el intercambio de gases, pero evitan la pérdida de agua, lo que puede resultar mortal. Los huevos de los saurópsidos no necesitaban ser continuamente hidratados externamente.

Sin embargo, los sinápsidos, en su evolución, nunca pudieron desarrollar huevos con cáscaras calcáreas, o al menos nunca se han encontrado fósiles de ellos. Los huevos de los sinápsidos estaban formados por una cáscara membranosa que no protege contra la deshidratación. Este tipo de huevos es muy dependiente de hidratación externa para permitir el desarrollo de los embriones que albergan, y si esta no se produce, estos mueren.

En la actualidad, los animales que ponen huevos con cáscara membranosa emplean diferentes estrategias para evitar su desecación. Algunos lagartos y serpientes entierran los huevos en tierra húmeda para evitar que se desequen. Otras especies mantienen a los huevos en el interior de sus organismos hasta la eclosión.

Durante los 150 millones de años que duró la evolución de los sinápsidos, estos al carecer de cáscara calcárea para sus huevos, debieron igualmente desarrollar alguna estrategia para evitar su deshidratación, ya que los primeros mamíferos todavía ponían huevos, como los sigue poniendo aún hoy el ornitorrinco.

Una posibilidad para mantener los huevos hidratados, incluso cuando se incuban y se mantiene una temperatura elevada que acelera la deshidratación, sería rociarlos con secreciones hidratantes y al mismo tiempo antimicrobianas generadas a partir de glándulas localizadas en la piel de las madres. Esta estrategia es usada hoy por animales como las salamandras y los sapos terrestres.

Se cree que esta fue la estrategia desarrollada por los sinápsidos. De este modo, sus huevos estaban en contacto con secreciones protectoras de la madre hasta la eclosión.

Pero mantener esas secreciones tras el nacimiento de la prole, y alimentarla al menos en parte con ellas, pudo resultar también ventajoso para la supervivencia de las especies de sinápsidos capaces de hacer esto. Poco a poco, estas secreciones pudieron evolucionar y ser enriquecidas con nutrientes y proteínas que ayudarían a los recién nacidos a sobrevivir. De este modo, aparecería la leche, la cual, por su valor nutritivo y defensivo se mantendría durante la evolución posterior incluso cuando ya no fue necesario hidratar los huevos, porque estos se mantenían en el interior del cuerpo de la madre y luego desaparecían por completo para dar lugar a los mamíferos placentarios.

La anterior parece ser la idea más aceptada para explicar el origen de la leche, pero es necesario dejar claro que se trata solo de una idea que no está todavía demostrada por la ciencia, lo que tal vez no pueda lograrse nunca, en ausencia, como he mencionado, de huevos de sinápsidos fosilizados, y de leche fósil.

Ventajas lácteas

Podemos afirmar, sin temor a equivocarnos ni un ápice, que la aparición de la leche fue verdaderamente «la leche» para la evolución de los mamíferos, por varias razones. En primer lugar, hizo posible nacer indefensos y aun así sobrevivir. La leche permitió que el entorno en el que se nacía no fuera lo único determinante para la supervivencia. El recién nacido alimentado con leche no necesita encontrar comida, ni siquiera tener dientes funcionales o digestión especializada. La madre se convierte en una unidad móvil de alimento procesado de fácil digestión y alta calidad nutritiva. Esto es especialmente importante en climas inestables, durante las variaciones estacionales o al colonizar nuevos nichos.

En segundo lugar, la leche no solo aportó calorías, sino que también aportó protección inmunitaria, ya que contiene productos antimicrobianos, factores defensivos y componentes que moldean el microbioma, el cual es esencial para las defensas. Algunos investigadores proponen que, inicialmente, el papel defensivo de la leche pudo haber sido su principal beneficio, y el nutricional se añadió más tarde.

Por último, la aparición de la leche proporcionó una plataforma que favoreció la evolución de otros rasgos característicos de los mamíferos, extraordinariamente importantes para su supervivencia y expansión en la conquista de todos los nichos del planeta. Entre estos rasgos encontramos la generación de calor interno para mantener una temperatura corporal constante, la evolución de comportamientos complejos de cuidado parental y, en muchas especies, cerebros de mayor tamaño que permitieron el desarrollo de sociedades más complejas. Finalmente, la secreción de leche potenció la aparición de estructuras especializadas en la piel que a la larga generaron glándulas dedicadas a su producción y secreción y a facilitar la alimentación de los recién nacidos. En otras palabras, la leche permitió la aparición del primer pezón de la historia de la Tierra.

Sin embargo, curiosamente, aunque todas las hembras de mamífero secretan leche durante la lactancia, no todas cuentan con pezones, por lo que seguramente unas llevan vidas más aburridas que otras. Existen tres grupos principales de mamíferos: los placentarios, grupo al que pertenecemos; los marsupiales, como canguros o koalas, y los monotremas, como el ornitorrinco y el equidna, que habitan el continente australiano. Estos últimos ponen huevos y carecen de pezones.

Una divertida diversidad de pezones

Las madres de ornitorrinco y equidna secretan la leche en una zona cutánea llamada areola o «área mamaria», con conductos que desembocan en la epidermis y, en el caso del equidna, asociados a pelos. Las crías no succionan, sino que lamen la leche del pelo o la piel, de la que surge como si de sudor se tratara. Esta manera de alimentar a los recién nacidos por los mamíferos más primitivos que aún existen es una potente pista de que la lactancia pudo existir antes de que apareciera el pezón.

Los marsupiales, como los canguros o koalas, ya muestran pezones similares a los de los mamíferos más evolucionados, los placentarios, lo que indica que el verdadero pezón surgió en el periodo evolutivo en el que los mamíferos primitivos se convirtieron en marsupiales. En estos animales, los pezones funcionan como suministradores permanentes de alimento, cumpliendo la función que durante el embarazo suple el cordón umbilical en los mamíferos placentarios.

Como ejemplo de lo anterior, podemos mencionar que, tras el nacimiento de un wallaby (un animal similar a un canguro de pequeño tamaño), este se adhiere a uno de los cuatro pezones que la madre posee en su bolsa y solo este pezón comienza a secretar leche, que el recién nacido ingiere sin soltarse del pezón. Sorprendentemente, los pezones de algunos wallabíes no secretan el mismo tipo de leche. Diferentes crías en diferentes estados de desarrollo, cada una adherida a un pezón, pueden recibir leches de composiciones diferentes, es decir, las madres pueden mantener lactancias simultáneas nutritivamente desfasadas. De este modo, un pezón alimenta a una cría muy inmadura con una leche distinta (más carbohidratos, menos grasa y proteína), mientras otro pezón produce una leche diferente para una cría más desarrollada (más proteína y lípidos). El pezón y la glándula mamaria no solo «dan leche», sino que ajustan el producto a la etapa del desarrollo. Para ser marsupiales, presuntamente mamíferos primitivos, este grado de sofisticación nutritiva es extraordinario, como lo es el control fisiológico del mismo.

Pero la explosión evolutiva de los pezones se produce en los mamíferos placentarios, ya que estos cuentan con una gran variedad de tipos de nacimiento y desarrollo de sus crías. Podemos clasificar el estilo de crianza de los mamíferos placentarios en tres clases. En primer lugar, tenemos la clase altricial, caracterizada por crías indefensas, camadas grandes y muchos pezones en el abdomen. Los roedores forman parte de este grupo.nLa segunda clase es la precocial, caracterizada por escasas crías que nacen bastante maduras, y pocos pezones, típicamente localizados cerca de la ingle. Los ungulados pertenecen a este segundo tipo. Finalmente tenemos la clase arbórea, a la que pertenecemos los primates, que contamos con una pareja de pezones en el pecho.

Estos tres estilos de crianza explican algo importante: la posición de los pezones es un rasgo que ha sido moldeado por la selección natural. En primates, por ejemplo, «mover» los pezones del abdomen al tórax podría haber facilitado amamantar a las crías mientras la madre las transporta, incluso durante los desplazamientos por las ramas de los árboles. Y en cetáceos, por razones hidrodinámicas, para evitar turbulencias durante la natación, los pezones han acabado escondidos en pliegues junto a la hendidura genital, y la leche puede «ser inyectada» hacia la boca de la cría bajo el agua.

Pero lo más importante de los pezones no es dónde se sitúan en cada especie, sino su papel como centro fisiológico regulador de la producción y secreción de leche. La succión del pezón activa terminaciones nerviosas sensibles al tacto, y dispara circuitos hormonales neuroendocrinos, que conducen a la generación de la hormona prolactina para la síntesis de leche y de oxitocina para eyección. Estos circuitos dependientes del estímulo del pezón, realizado por la succión, pueden suprimir la ovulación en algunas especies. No hay duda de que el pezón no es una simple boquilla para proporcionar leche, sino que es un sensor que gobierna a ciertas hormonas y modula la conducta materna.

Este fundamental papel del pezón ha sido adquirido a lo largo de la evolución de los mamíferos, gracias a que esa parte de la piel ha ido acumulando ciertas características importantes. Carece de pelo y contiene también queratinas particulares, diseñadas para resistir tracción, succión, humedad y enzimas de la saliva. Esta especialización ha sido posible gracias al funcionamiento de genes particulares que, a lo largo del desarrollo de la piel, le dicen a esta, en los puntos adecuados, que tiene que formar un parche sin pelos y generar una estructura unida a las glándulas mamarias por donde saldrá la leche. Es un proceso similar al de la formación de cualquier otro órgano especializado.

Así que, queridos seguidores y amigos, espero que, tras estas detalladas y curiosas explicaciones, de ahora en adelante miréis a los pezones con otros ojos. Es lo menos que os puedo pedir.

Referencias

• O. T. Oftedal. The evolution of milk secretion and its ancient origins. Animal (2012), 6:3, pp 355–368. doi:10.1017/S1751731111001935.
• Olav T. Oftedal. The Mammary Gland and Its Origin During Synapsid Evolution. Journal of Mammary Gland Biology and Neoplasia, Vol. 7, No. 3, July 2002.
• Sachiko Koyama, Hsin-Jung Wu, Teresa Easwaran, Sunil Thopady, John Foley. The Nipple: A Simple Intersection of Mammary Gland and Integument, but Focal Point of Organ Function. J Mammary Gland Biol Neoplasia (2013) 18:121–131. DOI 10.1007/s10911-013-9289-1.