updated 9:07 PM CEST, Jun 23, 2018

Cómo evolucionaron los tiburones y otros animales la electrorecepción para encontrar a sus presas

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electrorecepción en los tiburones

Cuando cazan muchos vertebrados vivos tienen la capacidad de detectar campos eléctricos, especialmente en otros animales

Muchas criaturas pueden usar campos eléctricos para comunicarse, detectar depredadores o aturdir a sus presas con potentes descargas eléctricas, pero era un misterio la forma en que surgió esta habilidad.

Un nuevo artículo, publicado esta semana en la revista Paleontología, detalla cómo puede haber evolucionado esta electrorecepción en los primeros animales con columna vertebral.

También revela cómo estaban presentes tipos de órganos sensoriales completamente nuevos en los antiguos parientes de tiburones y peces óseos, los extintos peces placodermos.

¿Qué es electrorecepción y cómo funciona?

Los tiburones son los protagonistas de la electrorecepción. Algunas especies son tan sensibles a los campos eléctricos que pueden detectar la carga de una sola batería de linterna conectada a electrodos a una distancia de 16.000 km. Se sabe que los grandes tiburones blancos reaccionan a cargas de una millonésima de voltio en el agua.

ampollas de Lorenzini en un tiburón tigre

Los electrorreceptores (conocidos como ampollas de Lorenzini) son tubos llenos de gelatina que se abren en la superficie de la piel de los tiburones. En el interior, cada tubo termina en un bulbo conocido como la ampolla. Si quitamos la piel de la cabeza de un tiburón, se pueden ver cientos de estos bulbos.

La gelatina en el tubo es altamente conductiva, lo que permite que el potencial eléctrico en la abertura del poro se transfiera a la ampolla en la base del tubo. Las diferencias de voltaje a lo largo de la membrana que recubre cada ampolla provocan que se activen los nervios y envíen señales al cerebro.

Los electrorreceptores se usan con mayor frecuencia para capturar presas, mediante la detección de campos eléctricos generados por ellas. Por ejemplo, esto permite a los tiburones encontrar presas escondidas en la arena.

Algunos peces también han desarrollado una compleja comunicación eléctrica, mediante la cual se comunican detectando las señales eléctricas producidas por otros peces.

Aunque es más conocida en los tiburones, la electrorrecepción también se sabe en varios grupos oscuros de peces, incluidos los peces pulmonados, los celacantos, los extraños chimaéridos y las antiguas lampreas sin mandíbula.

De hecho, la electrorecepción está sorprendentemente extendida en los vertebrados, lo que llevó a los investigadores a buscar su presencia en los ancestros de peces vivos mediante el estudio de fósiles antiguos.

Evidencia fósil de electrorecepción

Las tomografías computarizadas de alta resolución permitieron "diseccionar digitalmente" los fósiles bien conservados y revelar los sistemas sensoriales conservados en el interior de los huesos. Uno de los sistemas sensoriales más conocidos en los peces fósiles es el sistema de línea lateral, que detecta los cambios de presión en el agua. Los peces usan este sistema para cambiar de dirección como grupo sin estrellarse entre ellos al nadar en un cardumen.

Pero alrededor del sistema de línea lateral en algunos peces fósiles había otra serie de pequeños agujeros. Las tomografías revelaron que su estructura interna era similar a los electrorreceptores en los peces vivos, y la posición de los poros coincide con la distribución de los electrorreceptores en los peces pulmonados vivos.

Un complejo sistema de tubos de ramificación (abajo) parece haber suministrado nervios a los electrorreceptores.

Estos antiguos sistemas de electrorreceptores parecen haber sido particularmente elaborados en fósiles de peces pulmonados. Los dipnoos, también conocidos como peces pulmonados, es un antiguo grupo, que aún sobrevive en Australia, África y América del Sur. Un pez pulmonado fósil excepcionalmente preservado de 400 millones de años de Australia tenía hocicos que estaban cubiertos por una densa serie de estos electrorreceptores.

Otros fósiles del mismo período de tiempo muestran que los sistemas electrorreceptores pueden haber sido bastante diversos. Por ejemplo, otro antiguo pez, relacionado con los peces con aletas radiadas llamado Ligulalepis, tiene una serie de grandes pozos que se ensanchan en la base, que pueden representar grupos de electrorreceptores.

cráneo digitalizado de fóxil de Ligulalepis

Ahora parece que durante la evolución temprana de los vertebrados, los sistemas de los electrorreceptores fueron diversos y pasaron por un período de experimentación.

Algunos de estos primeros experimentos tuvieron éxito y persisten hoy. Por ejemplo, el celacanto (Latimeria) es un pez con aletas lobulares único más estrechamente relacionado con los animales terrestres que la mayoría de los otros peces. Tiene un órgano electroreceptor especializado llamado el órgano rostral hundido en su caja craneal. Esto se usa para detectar presas escondidas en pequeñas grietas cuando el celacanto realiza su característica "parada de cabeza".

Nuevos sistemas sensoriales desconocidos

Estos estudios también revelaron sistemas sensoriales previamente desconocidos en los peces placodermo, un grupo extinto que dominó los ecosistemas entre hace unos 420 millones y 360 millones de años. Estos sistemas sensoriales parecen ser completamente únicos, aunque no se parecen a los electrorreceptores.

sistema sensorial e los placodermos

Estos incluyen grandes hoyos en la parte inferior de la mejilla, que se han denominado "aparato de Young" en honor del investigador de placodermos australiano Dr. Gavin Young, quien los ilustró por primera vez en detalle en 3D a partir de fósiles encontrados cerca de la presa Burrinjuck.

Si bien no se ha podido confirmar para qué se utilizaron, el hecho de que estos pozos muestren un pasaje nervioso a través del hueso sugiere que podrían haber albergado algún raro tipo de sistema sensorial.

Cuanto más estudiamos los antiguos placodermos con mandíbulas, más descubrimos acerca de ellos que simplemente no coincide con las predicciones de los primeros investigadores que pensaban que eran esencialmente similares a los tiburones.

Recientemente se ha descubierto que los miembros más viejos del grupo tenían mandíbulas y pómulos similares a los primeros peces óseos (osteicthyans). Los placodermos también revelaron el origen de la cara vertebrada, cómo evolucionaron los órganos sexuales y cuándo se originó la cópula vertebrada.

El inesperado descubrimiento de nuevos tipos de sistemas sensoriales también envía una señal evolutiva de que no son como los tiburones y, de hecho, muy distintos en la forma en que percibieron su entorno.

El nuevo estudio sobre estos fascinantes peces continúa a medida que se encuentran más asombrosos fósiles 3D de placodermo de sitios australianos, y se preparan utilizando métodos tomográficos digitales y CT. Se está trabajando sobre ello en Australia, y pronto se revelará nueva información sobre la anatomía de estos peces nunca antes imaginada.

Artículo científico: Electroreception in early vertebrates: survey, evidence and new information

Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation y se republica aquí con permiso. Lee el artículo original.

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