septiembre 21, 2021

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Primer informe de un nuevo sentido de navegación que usan las aves para encontrar el camino a casa

5 minutos de lectura

Los átomos fluorescentes en las retinas de las palomas proporcionan un mecanismo de navegación completamente nuevo, dicen los físicos chinos.

Imagínese que lo secuestran, le vendan los ojos y lo conducen a cientos de millas de su casa antes de ser liberado. No tienes idea de dónde estás, pero afortunadamente tus secuestradores te dejaron una brújula. ¿Cómo llegas a casa?

Esta es la situación en la que se encuentran habitualmente las palomas mensajeras y otras criaturas migratorias. Los científicos han entendido desde hace mucho tiempo que estas criaturas de alguna manera detectan el campo magnético de la Tierra y que esta brújula incorporada les da la información que necesitan para navegar.

El problema, por supuesto, es que la lectura de una brújula por sí sola no es suficiente. Para encontrar el camino a casa, necesita información adicional, como un mapa o al menos un rumbo por el que viajar.

No obstante, las aves y los insectos realizan con regularidad hazañas extraordinarias de navegación hacia ubicaciones precisas de un lado a otro del planeta. Claramente, deben tener algún sentido adicional que puedan aportar al problema de la navegación. Lo que podría ser este supersentido es uno de los grandes problemas de la biología.

Sentido de navegación

Ahora tenemos una respuesta potencial gracias al trabajo de Xin Hao en la Universidad de Zhejian en China y sus colegas, quienes han descubierto un mecanismo completamente nuevo que puede explicar la forma en que navegan las aves. Este mecanismo también explica el descubrimiento hace varios años de que las aves se confunden con campos magnéticos oscilantes de frecuencias específicas.

El nuevo mecanismo se basa en las características de una proteína en forma de varilla descubierta en las retinas de las palomas. Esta proteína, llamada MagR, contiene un grupo de átomos de hierro y azufre. El hierro, en particular, hizo que los biólogos pensaran que la molécula podría ser sensible al campo magnético de la Tierra y, por lo tanto, actuar como una brújula biológica.

Pero Xin y sus colegas dicen que los grupos de sulfuro férrico permiten que tenga lugar una forma de navegación más capaz. El mecanismo se basa en el hecho de que este grupo puede emitir fluorescencia con un espectro que consta de tres colores: un pico central más dos picos laterales más tenues.

La fuerza de esta fluorescencia y la distancia entre los picos depende de dos factores: el campo eléctrico ambiental y el campo magnético ambiental. El campo magnético lo proporciona la Tierra, por supuesto, mientras que Xin y compañía especulan que las aves deben poder generar su propio campo eléctrico interno (los campos bioeléctricos se forman en la mayoría de las criaturas).

Una idea clave es que este sistema se sintoniza con el campo magnético de la Tierra dondequiera que nazca y se críe el pájaro. Esto se convierte en una especie de punto de referencia y cualquier movimiento fuera de esta ubicación hace que la fluorescencia disminuya.

Sin embargo, el ave puede compensar cambiando su campo bioeléctrico interno. Pero mientras hace esto, los picos en el espectro de fluorescencia se separan más. El pájaro puede «ver» este cambio y cuanto más se aleja de casa, más alejados se vuelven los picos.

Ese proceso hace posible una forma de navegación completamente nueva. Para llegar a casa, los pájaros simplemente vuelan en la dirección que acerca los picos.

Este es el nuevo supersentido que Xin y compañía dicen que las aves deben usar para navegar. «Las aves pueden navegar hacia su destino a través de un escenario completamente nuevo para sentir el campo geomagnético», dicen.

La nueva explicación supera muchos de los problemas con las teorías actuales de magnetorrecepción. Un problema es que las reacciones químicas detrás de los biocompasos son débiles y muy difíciles de detectar. Por el contrario, la fluorescencia del sulfuro férrico es relativamente fuerte y, dado que ocurre en la retina, es razonable suponer que las aves pueden «verlo».

Otra es que la dirección en la que apuntan los biocompasos se ve fácilmente abrumada por el ruido térmico. Sin embargo, la fluorescencia no se ve afectada por el ruido térmico de la misma manera.

Pero el principal problema es que la lectura de una brújula por sí sola no puede indicarle el camino a casa. El nuevo método de navegación de Xin and co hace precisamente eso.

La nueva teoría también explica la observación de que las aves se desorientan por los campos magnéticos que oscilan a frecuencias específicas. Esto ocurre cuando la tasa de oscilación corresponde a la frecuencia a la que los átomos de sulfuro de hierro precesan en el campo, la llamada frecuencia de Larmor. Cuando esto sucede, las moléculas ya no se comportan de una manera que pueda aprovecharse para la navegación.

Dados los detalles del experimento original, Xin y sus colegas calculan que la frecuencia de Larmor es de 1,3199 MHz y 2,6398 MHz para los átomos de sulfuro férrico. Estos números están notablemente cerca de los valores observados de 1.315 MHz y 2.63 MHz y significativamente más cercanos que las frecuencias de Larmor para electrones (1.288 MHz y 2.576 MHz) a las que los experimentadores originalmente atribuyeron el fenómeno.

Estudios de comportamiento

Es un trabajo fascinante que proporciona una visión completamente nueva de la navegación de aves. Pero este enfoque teórico es solo el comienzo. Resuelve perfectamente el problema fundamental de la navegación y también muestra que las aves podrían usar este mecanismo, ya que las palomas ciertamente tienen la proteína MagR en sus retinas.

Sin embargo, no prueba que las aves utilicen realmente este mecanismo. Esa es una tarea experimental mucho más difícil que requerirá estudios de comportamiento detallados.

También hay varias cuestiones pendientes relacionadas con la bionavegación que este mecanismo no aborda directamente. Por ejemplo, ¿qué otras criaturas tienen la proteína MagR? ¿Lo usan los insectos y, de ser así, cómo? Las mariposas monarca, por ejemplo, migran grandes distancias por la costa oeste de América del Norte y luego regresan tres o cuatro generaciones después a los mismos árboles que originalmente dejaron. ¿Cómo se puede transmitir esta información geográfica de una generación a la siguiente?

Estas y otras preguntas ocuparán a los biólogos durante algún tiempo. Sin embargo, el trabajo de Xin y compañía es un paso adelante significativo. Y para cualquier ingeniero que disponga de algo de tiempo, también proporciona un mecanismo que podría explotarse en tecnologías de navegación; por ejemplo, para dar a los drones que vuelan libremente, algunos de los cuales ahora tienen el tamaño de pequeños pájaros e insectos, un mecanismo para encontrar el camino a casa.

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