Los tiburones no pueden ver los colores

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ojo de una raya

Fascinante investigación de la evolución de la visión de tiburones y rayas revela que los tiburones no pueden ver los colores

La visión es un sentido crucial para la mayoría de los animales, y los vertebrados han desarrollado un conjunto altamente adaptable de genes opsina que generan pigmentos sensibles a la luz para decodificar la imagen de la retina. Estas opsinas incluyen una varilla para ayudar a ver con poca luz y cuatro clases de conos para ver con luz brillante y detectar colores en todo el espectro de luz visible.

A lo largo de la evolución, en muchas especies estas opsinas se han alterado, perdido o duplicado para proporcionar adaptaciones únicas para la visión en tierra, aire y bajo el agua. Por ejemplo, la mayoría de las aves han conservado el complemento completo de una varilla y cuatro genes de opsina de cono presentes en los primeros peces con mandíbula y, por lo tanto, son tetracromáticos de cono.

Por el contrario, la mayoría de los mamíferos terrestres placentarios han perdido las opsinas de cono sensibles al azul SWS2 y al verde RH2, y han retenido (además de la opsina de varilla RH1) solo las opsinas de cono sensibles al violeta y rojo, LWS y SWS1, convirtiéndoles en dicromatos de cono. Algunos primates duplicaron posteriormente la opsina de cono LWS para producir un tercer pigmento de cono y desarrollar la familiar tricromacia de los humanos.

Estudios previos han demostrado que en su transición al mar, la mayoría de los mamíferos marinos también han perdido la clase de gen opsina SWS1, para convertirse en monocromáticos de cono con su visión mediada por la opsina LWS. El resultado es una visión inexistente del color (o mínima) en focas, delfines y ballenas. Y se descubrió que las ballenas de buceo profundo han perdido posteriormente todas las clases de cono y retienen solo el pigmento de la varilla, con un impacto potencialmente dramático en su rango de sensibilidad visual.

Hasta ahora, se sabía poco sobre la evolución de la visión en los peces cartilaginosos, particularmente los tiburones y sus primos genéticos, las rayas.

"Hemos caracterizado la identidad molecular de los pigmentos visuales de la retina expresados en cinco especies de tiburones y cuatro especies de rayas, centrándonos en las especies de poca profundidad conocidas o que posiblemente posean fotorreceptores cónicos, y aquellas que llenan huecos filogenéticos particulares", dijo el co-autor Nathan Hart.

En el nuevo estudio de su equipo, han demostrado que todos los peces cartilaginosos, similares a los mamíferos marinos, han perdido los genes de opsina SWS1 y SWS2. Los tiburones y las rayas contienen fotorreceptores de varilla y cono; sin embargo, las rayas poseen dos genes de opsina en cono, mientras que los tiburones tienen solo un cono. Por lo tanto, se descubrió que los tiburones habían perdido la capacidad de ver colores.

"Además, proporcionamos mediciones de las características espectrales de los pigmentos visuales expresados en nueve especies de rayas y dos especies de tiburones", dijo Hart. "Ahora podemos confirmar que todas las especies de tiburones estudiadas hasta la fecha parecen ser monocromáticos de cono, pero informan que en diferentes especies la opsina de un solo cono puede ser de la clase de opsinas LWS o RH2".

"En términos generales, la discriminación de color puede ser útil para comportamientos como la detección de presas, la evitación de depredadores y la elección de pareja. Dado que muchas especies de rayas pasan largos períodos de tiempo descansando o parcialmente enterradas en el sustrato, en cambio, la visión del color puede ayudar en la detección de depredadores que se aproximan a través de la mejora del contraste visual o la eliminación del parpadeo acromático".

ojo de un tiburón

Hart razona que los ambientes oceánicos y el rango de condiciones de luz durante la caza pueden haber causado muchas de las adaptaciones únicas de opsina para los tiburones.

"Debido a la absorción, reflexión y dispersión del agua y de cualquier sustancia disuelta o suspendida, la mayoría de los hábitats acuáticos se caracterizan por un bajo contraste visual. Además, muchos tiburones están activos tanto de día como de noche y, por lo tanto, deben operar bajo una amplia gama de intensidades de luz. Por lo tanto, es probable que los tiburones a menudo operen cerca del umbral de sus capacidades visuales, donde las desventajas de los circuitos de visión en color pueden ser perjudiciales para la supervivencia".

El estudio ha proporcionado hasta la fecha la imagen más detallada de la diversidad de opsinas expresadas en las retinas de elasmobranquios, que incluye rayas y tiburones.

"Nuestros hallazgos también son relevantes para comprender la evolución de la visión cromática basada en cono a través de los vertebrados. En general, esta reversión a la monocromía cónica de forma independiente en varios taxones acuáticos primarios y secundarios sugiere que la visión del color es de poco valor para muchos grandes depredadores marinos".

El equipo de Hart también trazó una divergencia evolutiva en el tiempo para los genes opsina en los tiburones y las rayas y colocó estas líneas de tiempo dentro del contexto más amplio de la evolución de la visión de los vertebrados.

Las cinco clases principales de genes de opsina visual presentes en los vertebrados (SWS1, SWS2, RH1, RH2 y LWS) evolucionaron antes de la divergencia de las lampreas agnathan de los gnatóstomos en más de 540 millones de años.

"Parecería que los genes opsina SWS1 y SWS2 se perdieron de este linaje después de su separación de los peces óseos hace 460 millones de años y antes de la divergencia de los holocephalan (quimeras) y los elasmobranquios (tiburones, patines y rayas) hace 420 millones de años. Por lo tanto, parece probable que solo los genes opsina RH1, RH2 y LWS fueran retenidos en los condrictiones ancestrales (peces cartilaginosos), con una posterior duplicación de genes dentro del linaje holocefaliano que da lugar a dos copias del gen opsina LWS en el tiburón elefante Callorhinchus milii".

El estudio fue publicado recientemente en la edición avanzada en línea de Molecular Biology and Evolution: Visual Opsin Diversity in Sharks and Rays

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