Nuevas imágenes 3D de intestinos de tiburón muestran que funcionan como la válvula de Nikola Tesla
Al contrario de lo que retratan los medios populares, en realidad no sabemos mucho sobre lo que comen los tiburones. Se sabe aún menos sobre cómo digieren sus alimentos y el papel que desempeñan en el ecosistema oceánico.
Durante más de un siglo, los investigadores se han basado en bocetos planos de los sistemas digestivos de los tiburones para discernir cómo funcionan y cómo afecta lo que comen y excretan a otras especies del océano.
Ahora, los investigadores han producido una serie de escaneos en 3D de alta resolución de los intestinos de casi tres docenas de especies de tiburones que ayudarán a comprender mejor cómo comen y digieren su comida los tiburones.
"Ya es hora de que se utilice alguna tecnología moderna para observar estos intestinos espirales realmente asombrosos de los tiburones", dijo la autora principal, Samantha Leigh, profesora asistente en la Universidad Estatal de California en Dominguez Hills. "Desarrollamos un nuevo método para escanear digitalmente estos tejidos y ahora podemos observar los tejidos blandos con mucho detalle sin tener que cortarlos".
Los investigadores utilizaron principalmente un escáner de tomografía computarizada (TC) en los Friday Harbor Laboratories de la Universidad de Washington para crear imágenes en 3D de los intestinos de los tiburones, que provenían de especímenes conservados en el Museo de Historia Natural de Los Ángeles. La máquina funciona como un escáner de tomografía computarizada estándar que se usa en los hospitales: se toma una serie de imágenes de rayos X desde diferentes ángulos y luego se combinan mediante un procesamiento por computadora para crear imágenes tridimensionales. Esto permite a los investigadores ver las complejidades del intestino de un tiburón sin tener que diseccionarlo o alterarlo.
"La tomografía computarizada es una de las únicas formas de comprender la forma de los intestinos de los tiburones en tres dimensiones", dijo el coautor Adam Summers, profesor de UW Friday Harbor Labs que ha liderado un esfuerzo mundial para escanear los esqueletos de peces y otros animales vertebrados. "Los intestinos son tan complejos, con tantas capas superpuestas, que la disección destruye el contexto y la conectividad del tejido. Sería como intentar comprender lo que se informa en un periódico llevando unas tijeras a una copia enrollada. La historia simplemente no encajará".
Imagen: Una imagen de tomografía computarizada del intestino en espiral de un tiburón cazón, que se muestra desde la parte superior mirando hacia abajo. Crédito: Samantha Leigh/Universidad Estatal de California Dominguez Hills
A partir de sus escaneos, los investigadores descubrieron varios aspectos nuevos sobre cómo funcionan los intestinos de los tiburones. Parece que estos órganos en forma de espiral ralentizan el movimiento de los alimentos y los dirigen hacia abajo a través del intestino, dependiendo de la gravedad además de la peristalsis, la contracción rítmica del músculo liso del intestino. Su función se asemeja a la válvula unidireccional diseñada por Nikola Tesla hace más de un siglo que permite que el fluido fluya en una dirección, sin reflujo ni asistencia de ninguna pieza móvil.
Imagen: Una válvula Tesla, que se muestra en el diagrama anterior, produce un flujo unidireccional sin ningún reflujo ni uso de piezas mecánicas. El intestino en espiral de un tiburón, que se muestra debajo del diagrama de la válvula, parece tener una estructura similar. Samantha Leigh/Universidad Estatal de California, Dominguez Hills
Este hallazgo podría arrojar nueva luz sobre cómo comen y procesan su comida los tiburones. La mayoría de los tiburones suelen pasar días o incluso semanas entre comidas abundantes, por lo que confían en poder retener alimentos en su sistema y absorber tantos nutrientes como sea posible, explicó Leigh. El lento movimiento de la comida a través de su intestino causado por el intestino en espiral probablemente permite que los tiburones retengan su comida por más tiempo, y también usen menos energía para procesar la comida.
Imagen: Dos tiburones cazón espinosos del Pacífico (Squalus suckleyi) vivos. Crédito: Samantha Leigh/Universidad Estatal de California Dominguez Hills
Debido a que los tiburones son los principales depredadores en el océano y también comen muchas cosas diferentes (invertebrados, peces, mamíferos e incluso pastos marinos), controlan naturalmente la biodiversidad de muchas especies, dijeron los investigadores. Saber cómo procesan los tiburones lo que comen y cómo excretan los desechos es importante para comprender el ecosistema en general.
"La gran mayoría de las especies de tiburones y la mayor parte de su fisiología son completamente desconocidas. Cada observación de historia natural, visualización interna e investigación anatómica nos muestra cosas que no podríamos haber adivinado", dijo Summers. "Necesitamos mirar más a los tiburones y, en particular, tenemos que mirar más a las partes que no sean las mandíbulas y las especies que no interactúan con las personas".
Los autores planean usar una impresora 3D para crear modelos de varios intestinos de tiburón diferentes para probar cómo se mueven los materiales a través de las estructuras en tiempo real. También esperan colaborar con ingenieros para utilizar los intestinos de tiburón como inspiración para aplicaciones industriales como el tratamiento de aguas residuales o el filtrado de microplásticos de la columna de agua.
El equipo de investigación de la Universidad Estatal de California Dominguez Hills, la Universidad de Washington y la Universidad de California, Irvine, publicó sus hallazgos el 21 de julio en la revista Proceedings of the Royal Society B: Shark spiral intestines may operate as Tesla valves
Imagen de cabecera: Una imagen de tomografía computarizada del intestino en espiral de un tiburón cazón espinoso del Pacífico (Squalus suckleyi). El comienzo del intestino está a la izquierda y el final a la derecha. Samantha Leigh/California State University, Dominguez Hills
