Las ampollas de Lorenzini tienen funciones electrosensoriales
Tiburones y rayas pueden detectar campos eléctricos muy débiles producidos por sus presas y otros animales que utilizan una gran variedad de raros órganos conocidos como ampollas de Lorenzini. Cómo trabajan exactamente estos órganos electrosensoriales ha seguido siendo un misterio, pero un nuevo estudio ha revelado una importante pista que puede tener implicaciones para otros campos de investigación.
Descritas por primera vez por Stefano Lorenzini en 1678, las ampollas de Lorenzini son visibles como pequeños poros en la piel alrededor de la cabeza y en la cara inferior de tiburones y rayas (conocidos como elasmobranquios, una subclase de peces cartilaginosos). Cada poro está abierto al exterior y conectado a un conjunto de células electrosensoriales por un largo canal lleno de una gelatina viscosa transparente.
En el nuevo estudio, publicado el 13 de mayo en Science Advances, un equipo de investigadores de la Universidad de California en Santa Cruz, la Universidad de Washington y el Instituto de Investigación Benaroya en Virginia Mason, investigó las propiedades de esta gelatina.
Encontraron que la gelatina es un excelente material conductor de protones, con la más alta conductividad de protones nunca descrita para un material biológico. Su conductividad es sólo 40 veces menor que un polímero sintético conductor de protones (Nafion), dijo Marco Rolandi, profesor asociado de ingeniería eléctrica en la Universidad de California en Santa Cruz.
"La observación de la alta conductividad de protones en la gelatina es muy emocionante", dijo Rolandi. "Esperamos que nuestros hallazgos puedan contribuir a futuros estudios de la función electrosensorial de las ampollas de Lorenzini y del órgano en general, que en sí es bastante excepcional".
La integración de las señales de varias ampollas permite a los tiburones, patines y rayas detectar cambios en el campo eléctrico tan pequeños como 5 nanovoltios por centímetro. Pero cómo se transmiten estas débiles señales desde el poro a las células sensoriales ha sido durante mucho tiempo un tema de debate. Los investigadores especulan que los poliglicanos sulfatados en la gelatina pueden contribuir a su alta conductividad de protones.
La conductividad del protón es la capacidad o solución de un material para conducir protones (iones de hidrógeno positivos). En un sistema con muchos enlaces de hidrógeno ordenados, tales como un polímero hidrófilo hidratado, la conducción de protones puede ocurrir a lo largo de las cadenas de estas conexiones, explicó Rolandi. En aplicaciones tecnológicas los conductores de protones, tales como el Nafion, se pueden utilizar como membranas de intercambio de protones en pilas de combustible.
"La primera vez que medimos la conductividad de protones de la gelatina me quedé muy sorprendido", dijo el primer autor Erik Josberger, un estudiante de doctorado de ingeniería eléctrica en el grupo de Rolandi en la UW. "La conductividad era sólo 40 veces más pequeña que en el Nafion".
Los nuevos hallazgos podrían ser de interés para los investigadores en ciencia de materiales y otros campos. Las aplicaciones del descubrimiento podrían incluir tecnología de sensores no convencionales, dijo Rolandi.
Artículo científico: Proton conductivity in ampullae of Lorenzini jelly
