¿Cómo sobreviven los peces ciegos de las cavernas en su entorno con poco oxígeno?

pez de las cavernas mexicano

Sus glóbulos rojos son mucho más grandes que los de los peces que viven en la superficie

Los peces de las cavernas tienen adaptaciones obvias, como la falta de ojos y colores pálidos, que demuestran cómo evolucionaron durante milenios en un mundo oscuro y subterráneo.

Ahora, investigadores de la Universidad de Cincinnati (UC) dicen que estos increíbles peces tienen una fisiología igualmente notable que les ayuda a hacer frente a un entorno con poco oxígeno que mataría a otras especies.

Los biólogos de la Facultad de Artes y Ciencias de la UC descubrieron que el pez de las cavernas mexicano produce más hemoglobina a través de glóbulos rojos que son mucho más grandes en comparación con los de los peces que viven en la superficie. La hemoglobina ayuda al cuerpo a transportar oxígeno y dióxido de carbono entre las células y órganos de un pez y sus branquias.

El estudio demuestra cuánto más hay que aprender sobre los animales que han intrigado a los biólogos durante 200 años. "He estado fascinado por estos peces durante mucho tiempo", dijo el profesor asociado de la UC, Joshua Gross.

El pez cavernario evolucionó en cavernas de todo el mundo. La especie que examinaron los biólogos de la UC, Astyanax mexicanus, divergió hace tan solo 20.000 años de los peces de superficie que aún se encuentran en los arroyos cercanos en la Sierra de El Abra, México.

Los peces de las cavernas son de color rosa pálido y casi translúcidos en comparación con sus contrapartes plateadas en la superficie. Mientras que los peces de las cavernas tienen el contorno más tenue de las cuencas de los ojos vestigiales, los tetras de la superficie tienen enormes ojos redondos que les dan una expresión perpetuamente sorprendida.

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Imagen: Un pez cavernario ciego mexicano en un laboratorio de biología. Crédito: Andrew Higley/UC Creative

A pesar de sus muchas y obvias diferencias físicas, muchos consideran que los dos peces son miembros de la misma especie, dijo Gross. "A diferencia de los pinzones de Charles Darwin en Galápagos, que están separados a nivel de especie, tanto los peces de las cavernas como los de superficie se consideran miembros de la misma especie y pueden cruzarse", dijo.

Eso los convierte en un buen sistema modelo para que los biólogos estudien las adaptaciones evolutivas y genéticas, dijo Gross.

Gross y sus alumnos han aprendido mucho sobre estos misteriosos peces a lo largo de los años. Descubrieron que el cráneo del pez es asimétrico, lo que podría ser una adaptación para navegar en un mundo sin señales visuales. E identificaron el gen responsable del fantasmal color pálido del pez. Es el mismo gen responsable del color rojo del cabello en las personas.

En otros lugares los científicos han informado que los peces de las cavernas duermen menos que los peces de superficie.

Para el último estudio, los estudiantes de biología de Gross y la UC Jessica Friedman y Tyler Boggs, el autor principal del estudio, examinaron la hemoglobina en la sangre de los peces de las cavernas para ver si podría explicar cómo sobreviven en el ambiente bajo en oxígeno de las profundas cuevas subterráneas. El estudio de la UC examinó los peces de las cavernas de tres poblaciones en cuevas mexicanas llamadas Chica, Tinaja y Pachón.

Mientras que las corrientes superficiales de rápido movimiento están saturadas de oxígeno, los peces de las cavernas viven en profundas cuevas donde el agua estancada permanece intacta durante largos períodos. Los estudios han encontrado que algunas de estas charcas estancadas tienen mucho menos oxígeno disuelto que las aguas superficiales.

"Se mueven todo el tiempo, pero tienen poco acceso a la nutrición", dijo Boggs. "Es una paradoja. Están gastando toda esta energía. ¿De dónde viene?"

Las muestras de sangre revelaron que los peces de las cavernas tienen más hemoglobina que los peces de superficie. Los investigadores de la UC asumieron que el pez de las cavernas debe tener un hematocrito más alto, una medida clínica de la contribución relativa de los glóbulos rojos en la sangre total.

Estos investigadores esperaban encontrar más glóbulos rojos en los peces de las cavernas, "pero eran prácticamente iguales", dijo Gross. "No pudimos averiguar qué estaba pasando". Los biólogos de la UC examinaron los glóbulos rojos de ambos peces y descubrieron que los de los de las cavernas son en comparación mucho más grandes.

Joshua Gross

Imagen: El profesor asociado de la UC, Joshua Gross, observa a través de un microscopio en su laboratorio de biología. Foto/Andrew Higley/UC Creative + Brand

"Esa diferencia de tamaño explica en gran medida las diferencias en el hematocrito", dijo Gross. "Sabemos muy poco sobre el mecanismo del tamaño de las células en la evolución, por lo que este hallazgo es algo que podríamos capitalizar para obtener información sobre cómo desarrollan los animales una elevada capacidad de hemoglobina".

Gross dijo que la elevada hemoglobina podría permitir que los peces de las cavernas busquen alimento durante más tiempo en un entorno con poco oxígeno. Los peces de las cavernas a menudo tiene que trabajar más duro para encontrar los limitados alimentos disponibles en las cuevas.

Boggs dijo que los científicos están muy interesados en cómo los peces extraen oxígeno del agua. Debido al cambio climático y al desarrollo humano, los sistemas marinos están experimentando más desastres ecológicos, como las mareas rojas, la proliferación de algas que crean entornos con poco oxígeno que a menudo conducen a la muerte masiva de peces.

"Hay mucha relevancia ecológica aquí", dijo. "Está sucediendo en ambientes de agua dulce, ambientes de agua salada. Los investigadores están tratando de llamar la atención sobre este terrible problema".

La investigación fue publicada en la revista Nature Scientific Reports: Alterations to cavefish red blood cells provide evidence of adaptation to reduced subterranean oxygen

Imagen de cabecera: Un pez cavernario ciego mexicano en un laboratorio de biología de la UC. Crédito: Andrew Higley/UC Creative

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