¿A qué (y por qué) huele la lluvia?

¿Huele realmente la lluvia? Bueno, basta con salir un día lluvioso a la calle para notar que efectivamente la lluvia viene acompañada de un aroma muy particular y que a todos* les gusta. Sin embargo ¿De dónde viene realmente ese aroma? ¿Y por qué nos gusta tanto?

* Conozco gente que odia las paltas. Conozco gente a la que no le gustan las frutillas. Incluso conozco a alguien a quien no le gusta el chocolate, pero no conozco a nadie que no le guste el olor de la lluvia

Eau de bacteria

Ya en 1964, un par de científicos australianos (Isabel Joy Bear and R. G. Thomas) comenzaron el estudio científico del aroma de la lluvia de manera sistemática con un artículo en la revista Nature titulado «Nature of Agrillaceous Odor«. En ese artículo se acuñó el término petricor para referirse al aroma que aparece luego de una lluvia, palabra que deriva de la combinación de un par de términos griegos: petra (piedra) e ichor (la sangre de los dioses).

Ese estudio e investigaciones posteriores, determinaron que una de las principales causas de este distintivo olor es una mezcla de aceites secretados por algunas plantas durante los períodos de sequía. Cuando llueve luego de un período prolongado sin precipitaciones, los aceites acumulados con el tiempo en la tierra seca se mezclan y se liberan en el aire. Lo interesante es que estos aceites inhiben la germinación de las semillas. Se cree que las plantas producen estos aceites para limitar la competencia de otras semillas por los escasos suministros de agua en tiempos de sequía.

Estos aceites en suspensión en el aire se combinan con otros compuestos para producir el característico olor a lluvia. En las zonas húmedas y boscosas, en particular, una sustancia común es geosmina. Este compuesto es producido por bacterias del suelo que se conocen como Actinomicetes. Estas bacterias secretan el compuesto cuando producen esporas, y la fuerza del impacto del agua durante la lluvia levanta a las esporas por el aire húmedo, que transporta a esta sustancia volátil a nuestra nariz. De hecho, es posible percibir un olor similar cuando se remueve tierra, ya que las esporas también se dispersan.

Debido a que estas bacterias prosperan en condiciones húmedas y producen esporas durante los períodos secos, el olor de geosmina es a menudo más pronunciada cuando llueve por primera vez en mucho tiempo, debido a la mayor cantidad de esporas que hay en el suelo. Diversos estudios han revelado que el olfato humano es extremadamente sensible a la geosmina. En particular, algunas personas pueden detectarlo en concentraciones tan bajas como 5 partes por trillón.

Otra molécula que contribuye al olor a lluvia es el ozono (O3). Esta molécula –compuesta por tres átomos de oxígeno unidos entre sí– es particularmente relevante en el olor a lluvia cuando hay rayos durante una tormenta. La descarga eléctrica de un rayo puede romper a las moléculas de oxígeno y nitrógeno en la atmósfera, las que a menudo forman óxido nítrico (NO), que luego interactúa con otros productos químicos en la atmósfera para producir ozono. A veces se puede oler el ozono en el aire (tiene un aroma similar al del cloro que se usa como desinfectante) antes de que llegue la tormenta, ya que puede viajar grandes distancias y «avisar» que la tormenta viene en camino (es el típico olor que hay antes de que llueva fuerte).

Sinestesia cultural

Además de la química tan interesante del olor a lluvia, hay otra cosa muy interesante al respecto y que parece más profunda ¿por qué encontramos tan agradable el olor de la lluvia? Algunos científicos han especulado que se trata de algo evolutivo.

La antropóloga Diana Young de la Universidad de Queensland, en Australia, ha estudiado la cultura de Pitjantjatjara (un pueblo de Australia Occidental) y ha observado que asocian el olor de la lluvia con el color verde, haciendo alusión a la relación profunda entre la primera lluvia de la temporada y la expectativa de sembrar, cosechar y tener alimento. Ella llama a esto «sinestesia cultural«: la mezcla de diferentes experiencias sensoriales a escala social debido a la historia evolutiva.

No cuesta mucho imaginar cómo otras culturas pueden igualmente tener asociaciones positivas de la lluvia integradas en su consciencia colectiva. En efecto, todo el mundo requiere de plantas o animales para comer y ambos son más abundantes en la época de lluvias que durante la sequía. Si esta hipótesis es correcta, entonces la próxima vez que disfruten el aroma de la lluvia piensen en él como una impronta cultural: una herencia de sus antepasados que anticipaban la abundancia de comida a partir de este olor.

Los juegos del hambre

Son las 12:40 por la tarde. Desayuné a las 7:30 y, a diferencia de lo que hago normalmente, no he comido nada desde la hora del desayuno. Tengo hambre y quiero almorzar ahora.

Un lomito italiano de la Fuente Alemana. Escucho un coro de ángeles.

Durante muchos años los científicos han tratado de entender como se integran diferentes señales en el cerebro para desencadenar esta sensación de hambre que nos motiva a comer. Esto es particularmente relevante hoy en día, pues se está tratando de encontrar nuevos blancos terapéuticos que permitan controlar la creciente epidemia de obesidad que afecta particularmente al mundo occidental. Se sabía que dos  grupos de neuronas –llamadas agRP y POMC– eran las encargadas de regular el circuito que controla la alimentación. Por un lado, las neuronas agRP son activadas por un déficit energético y por lo tanto se «encienden» cuando el cuerpo envía señales que indican que no se ingiere comida hace rato. La activación artificial de estas neuronas induce que ratones busquen comida y coman de manera muy voraz. Esto es mediado por la liberación de un neurotransmisor (GABA) y dos neuropéptidos en el cerebro por parte de las neuronas agRP, los que estimulan la ingesta de alimentos. De hecho, en los últimos años se había elegido a estas neuronas como un posible blanco terapéutico para controlar la ingesta de alimentos, a través de su inhibición selectiva.

Por otro lado, las neuronas POMC son activadas cuando el nivel de energía es suficiente; su activación inhibe la ingesta de alimentos y por lo tanto promueve la pérdida de peso. Durante muchos años se ha sabido que estos dos tipos de neuronas funcionan de una manera íntimamente relacionada. Sin embargo, hasta ahora no había sido posible estudiar en profundidad su relación funcional debido a las dificultades técnicas propias de estudiar circuitos neuronales muy restringidos, los que además se localizan en regiones profundas del cerebro. Se sabía que las neuronas POMC eran inhibidas en parte por las neuronas agRP, aunque se desconocía la dinámica de esta regulación. De esta forma, estaba claro que existía una relación funcional entre ambos tipos de neuronas y que este circuito estaba regulado en parte por el estatus energético. Lo que no se sabía era que tan dinámica era la respuesta de este grupo de neuronas.

En un estudio publicado recientemente en la revista Cell se utilizó una técnica especial de registro óptico de la actividad neuronal, lo que permitió estudiar en tiempo real que tan rápido respondía el circuito agRP-POMC cuando una rata puesta en ayuno lograba comer. Los investigadores esperaban que cuando una rata hambrienta –y por lo tanto con una gran activación del las neuronas agRP– finalmente comiera, deberían ver como lentamente se apagaban esas neuronas mientras se activaban las POMC.

Lo que se encontró, sin embargo,  fue sorprendente: la actividad de ambos tipos de neuronas estaba fuertemente regulada por la mera detección sensorial de comida. Es decir que ver u oler comida regulaba rápidamente el circuito del apetito y la ingesta calórica. Lo más interesante es que la información sensorial incluía propiedades de la comida, como que tan rica era para el ratón o si estaba a su alcance. De esta forma, la sola detección de comida y la posibilidad de alcanzarla permitía apagar a las neuronas agRP, activando a las neuronas POMC, inhibiendo de esta manera la búsqueda de comida incluso antes de comer. Estos resultados son muy sorprendentes y muestran que, a diferencia de lo que se pensaba, las neuronas agRP no regulan directamente la ingesta de comida, sino que el comportamiento de búsqueda de comida. De esta forma, el solo hecho de saber que se había encontrado comida era suficiente para apagar a las neuronas agRP. Una de las consecuencias directas de esto es que, a diferencia de lo que se pensaba, las neuronas agRP no son un buen blanco para los fármacos contra la obesidad, ya que estas neuronas no regulan la ingesta calórica sino que solo el comportamiento de buscar comida. Otra cosa interesante es que la magnitud de los cambios detectados dependía de que tan rica era para el ratón la comida detectada. De esta forma, cuando a las ratas les daban chocolate o mantequilla de maní –dos alimentos de alta densidad calórica que le encantan a las ratas– las neuronas agRP se apagaban mucho más rápidamente que cuando les daban los pelets de comida estándar. De manera similar, cuando la rata podía oler pero no ver la comida, las neuronas agRP se apagaban mucho más lento que cuando la rata tenía la comida a lavista.

Modelo que explica como el circuito agRP-POMC regula la búsqueda de comida en un escenario de restricción calórica (Modificado de Chen et al., 2015)

De esta forma, es probable que durante la evolución el circuito gRP-POMC apareciera como un sistema que regula la necesidad de salir a buscar comida y se anticipa a la ingesta calórica, controlando entonces la motivación por encontrar comida, no el hecho de comerla. Estos hallazgos podrían explicar los pobres resultados que se han visto con los inhibitors de agRP es los ensayos clínicos de obesidad. Lo que probablemente ayuda a generar obesidad es la comida como recompensa: cuando uno quiere postre después de haber comido es porque el postre es rico, no porque uno tenga hambre. Este descubrimiento ciertamente cambia la aproximación terapéutica que se había iniciado sobre las neuronas agRP, ya que lo que se estaba haciendo en buenos términos era manipular la decisión de ir a conseguir comida, no necesariamente la decisión de comer un poco más.

Otro aspecto interesante es que estudios anteriores sugieren que recordar una comida cuando se tiene hambre puede disminuir el apetito. Estos hallazgos podrían estar relacionados y sugieren que existen componentes sicólogicos que fuertemente regulan nuestra necesidad de buscar comida y comerla. Esto podría tal vez explicar la costumbre que tienen algunos –como quien escribe este blog– de hablar insistentemente de comida mientras comen, lo que tal vez podría reforzar el recuerdo de haber comido.