Bagheera kiplingi (Imagen: Maximilian Paradiz, Wikipedia)
Bagheera kiplingi(Imagen: Maximilian Paradiz, Wikipedia)

Se conocen hoy alrededor de 40.000 especies de arañas. Todas ellas se alimentan de insectos y otros animalillos. Pero hay, al menos, una pequeña araña en América central que se alimenta de plantas. Pertenece a una familia de arañas saltadoras y la han bautizado con un bonito y peculiar nombre científico: Bagheera kiplingi.

Estas pequeñas arañas viven en arbustos de acacias, arbustos bien conocidos por mantener una curiosa relación de mutualismo con unas hormigas. Las hormigas protegen a las acacias de la mayoría de herbívoros que pudieran consumir sus hojas, y las acacias ofrecen a las hormigas alimento y protección. Las hormigas se alimentan del nectar que producen las hojas y de otras hojas especializadas que reciben el nombre de “cuerpos de Belt”.

La araña Bagheera se aprovecha de ese sistema hormiga-acacia, pero hace trampa. Como las hormigas, consume el nectar y los cuerpos de Belt, pero a cambio no defiende a la acacia. Esto es, se vale de una relación de mutualismo pre-existente, pero solo para beneficiarse, no para proporcionar nada a cambio; por eso he dicho que hace trampa. Al parecer, las arañas tienen muy buena vista, son rápidas y, -para ser artrópodos-, tienen gran capacidad cognitiva. Por eso las hormigas no pueden atraparlas. Además, no hacen sus nidos en las acacias, sino en otras plantas que se encuentran lejos de las acacias.

La primera vez que se observó este curioso comportamiento alimentario fue en Costa Rica, en 2001, y posteriormente se ha encontrado también en México. Las arañas de las poblaciones mexicanas tienen una mayor tendencia a comer material vegetal que las de Costa Rica. De hecho, los cuerpos de Belt constituyen el 90% del alimento que consumen las Bagheera de México, mientras éstas recurren en mayor medida a consumir presas animales, -larvas de hormigas incluidas-, para completar su dieta.

Para llevar a cabo las investigaciones en las que se han basado estos descubrimientos se han hecho filmaciones en alta definición en la selva y determinaciones en el laboratorio. En esos trabajos se analizó la composición isotópica, -basada en contenidos de 15N, 14N, 13C y 12C-, de las acacias y de las arañas, y de esa forma se ha podido establecer la contribución relativa del alimento vegetal al consumo energético total de las arañas saltadoras. Así se confirmaron las observaciones realizadas en la selva.

Hace unos meses me ocupé aquí de un limaco carnívoro, -el limaco fantasma-, y sabemos que hay algún otro limaco que depreda otros animales (limacos incluidos). No sabemos si hay alguna otra araña herbívora parecida a Bagheera kiplingi; puede que sí, por supuesto, pero no dejará de ser, como esta y como los limacos carnívoros, una excepción. Esas excepciones son interesantes, porque son muestra de la gran flexibilidad de los animales, de su capacidad para adaptarse a medios muy diferentes y sacar partido de ellos.

Referencia: C. Meehan, E. Olson, Matthew W. Reudink, T. Kurt Kyser y Robert L. Curry (2009): “Herbivory in a spider through exploitation of an ant–plant mutualism” Current Biology 9 (19): R892-R893

Stenopterygius quadriscissus Imagen: Gunnar Creutz) Una reconstrucción de esta especie puede verse en Australian Museum.
Stenopterygius quadriscissus (Imagen: Gunnar Creutz en Wikipedia)Una reconstrucción de esta especie puede verse en Australian Museum.

Es muy posible que las especies pertenecientes a tres grupos de reptiles marinos del Cretácico fuesen capaces, en diferente grado, de mantener su temperatura corporal por encima de la temperatura del agua del mar en que vivían.

Ictiosaurios, plesiosaurios y mosasaurios vivieron en los océanos del planeta del Triásico al Cretácico. Eran reptiles de gran tamaño que se alimentaban de presas muy diferentes, pero principalmente consumían otros reptiles marinos, peces, cefalópodos y crinoideos. De acuerdo con ciertos hallazgos, algunos reptiles marinos de esos periodos vivían en aguas muy frías, bastante más frías que las aguas en las que viven los actuales reptiles marinos. Por esa razón, hay especialistas que sostienen que no podrían haber vivido en aguas tan frías siendo poiquilotermos estrictos.

No resulta nada fácil obtener información fidedigna sobre el pasado, por supuesto, pero unos investigadores franceses han utilizado un procedimiento muy ingenioso para investigar esta cuestión: han recurrido a un isótopo del oxígeno. La concentración de un determinado isótopo en los tejidos de un animal acuático depende dos factores, la concentración de ese isótopo en la masa de agua en la que vive el animal y la temperatura. Se sabe que los isótopos pesados de un determinado elemento tienden a acumularse en mayor medida en los tejidos de plantas y animales cuanto más altas es la temperatura a que se encuentran esos tejidos. Por ello, midiendo la concentración de isótopos puede obtenerse valiosa información sobre la temperatura bajo la que se formó el tejido estudiado. Y eso es lo que han hecho los investigadores franceses; han medido la proporción de 18O en los dientes fosilizados tomados de muestras de fósiles de ictiosaurios, plesiosaurios y mosasaurios procedentes de diferentes yacimientos. Además de medir esa proporción en los fósiles de los grupos citados, han hecho las mismas determinaciones en muestras de peces fósiles procedentes de los mismos estratos sedimentarios de esos yacimientos. Como los peces son poiquilotermos, la sangre de los peces está a la misma temperatura que el agua de mar en que se encuentran. Por lo tanto, si los reptiles eran poiquilotermos, su composición isotópica debería ser como la de los peces. Pero si peces y reptiles tienen diferente composición, entonces lo lógico es pensar que esos reptiles no eran poiquilotermos.

Pues bien, al hacer la comparación comprobaron que las composiciones isotópicas de unos y de otros eran diferentes. Y no solo eso, observaron, además, que existe una relación lineal negativa entre las diferencias observadas entre las concentraciones del isótopo en cuestión de reptiles y peces y la concentración de 18O de los peces. Esto es, a altas concentraciones del isótopo pesado, la diferencia entre las concentraciones era mínima, pero esa diferencia aumentaba conforme disminuía la concentración de 8O en los peces. Recordemos que las altas concentraciones de oxígeno pesado son las que corresponden a altas temperaturas.

La conclusión es clara. Bajo condiciones ambientales de altas temperaturas todos los dientes, los de los peces y los de los reptiles, se formaron a altas temperaturas. Sin embargo, los dientes de los reptiles que vivían en un régimen de bajas temperaturas ambientales (bajas concentraciones del isótopo, sobre todo en dientes de peces) tienen concentraciones de 8O claramente mayores que las de los peces, lo que indica que la sangre de esos reptiles estaba más caliente que la de aquellos. No obstante, no todos los grupos estudiados presentan el mismo perfil isotópico. Los investigadores han concluido que ictiosaurios y plesiosaurios habrían sido homeotermos, mientras que los mesosaurios, no habrían llegado a serlo del todo, si bien tenían un cierto grado de endotermia (capacidad para conservar parte del calor producido por el organismo), gracias a la cual podían ejercer algún control sobre la temperatura corporal, aunque no el suficiente como para regularla como lo haría un homeotermo.

Se trata de un hallazgo muy interesante, ya que si, efectivamente, estos grupos eran, parcial o completamente, homeotermos, ese atributo les habría permitido mantener un modo de vida bastante activo, incluso bajo temperaturas ambientales bajas. Y en términos generales, habrían podido independizar su actividad, en cierta medida al menos, de las fluctuaciones ambientales de temperatura. En contrapartida, estaban obligados a conseguir mucho alimento, dadas las altas demandas de energía propias de los animales que disponen de ese mecanismo. La razón de esas demandas energéticas es que para mantener el cuerpo a una temperatura constante, es preciso que esa temperatura esté normalmente por encima de la temperatura ambiental. Por ello, un animal que regula su temperatura corporal casi siempre experimenta pérdidas netas de calor, y eso solo es posible si el animal en cuestión es capaz de obtener suficientes recursos energéticos del ambiente como para poder dedicar una fracción significtiva a mantener una tasa metabólica lo suficientemente alta como para que proporcione ese calor que se va a perder. O sea, un animal termorregulador necesita alimento abundante y, si es posible, de alta calidad nutricional.

Fuente: A. Bernard, Ch. Lécuyer, P. Vincent, R. Amiot, N. Bardet, E. Buffetaut, G. Cuny, F. Fourel, F. Martineau, J.-M. Mazin, A. Prieur (2010): “Regulation of Body Temperature by Some Mesozoic Marine Reptiles” Science: 1379-1382.

Macropinna microstoma es la única especie conocida de su género (familia Opisthoproctidae). Vive en las zonas subárticas y templadas del Océano Pacífico, a profundidades que van de los 600 a los 1.000 m, o lo que es lo mismo, en las áreas de mayor profundidad dentro de la zona mesopelágica. Su rango de distribución geográfica se extiende desde el Mar de Bering, en el norte, hasta el Japón, por el oeste, y Baja California, por el este.

La especie fue descubierta en 1939. Son peces pequeños, de entre 4 y 5 cm de longitud y lo más reseñable de su aspecto es el pequeño tamaño de su boca y los dos ojos tubulares que se encuentran en la parte superior de la cabeza y que apuntan hacia arriba. El nombre común en inglés de esta especie de opistopróctidos es barreleye; en español se les llama “ojobarril”.

Hasta hace poco tiempo era un misterio el modo en que se las arregla Macropinna para atrapar a sus presas, puesto que sus ojos tubulares están en la zona dorsal del cuerpo y la boca se encuentra en la parte anterior. Esto es, la boca no se halla dentro del campo de visión. Así pues, ¿cómo consigue atraparlas si los ojos miran hacia arriba y la boca está dirigida al frente?

Hasta que en 2008 no se publicaron las observaciones hechas en 2004 in situ por un grupo de investigadores del Acuario de la Bahía de Monterrey (California), no se ha aclarado el modo de alimentación, paradójico, de estos peces. Gracias a las imágenes grabadas en video hemos tenido conocimiento de su verdadero aspecto. Cuando enviaron el aparato para tomar imágenes y recoger ejemplares al lecho marino y consiguieron grabar las primeras imágenes de Macropinna, lo más llamativo fue que la cabeza de estos peces era mayor de lo que pensaban y que además…. ¡era transparente! Desde 1939 hasta entonces nadie se había percatado de ese hecho, seguramente porque los ejemplares capturados con redes de aguas profundas llegaban muy dañados a la superficie y no se conservaba una estructura tan frágil.

La cubierta transparente de la cabeza comienza en el punto en el que se encuentran las rosetas nasales, estructuras que asemejan unos ojos, y termina donde empiezan las escamas en la zona dorsal. Los ojos tubulares quedan protegidos dentro de esa cubierta transparente y se disponen bajo unas copas verdes; esas copas son las lentes de los ojos y el pigmento verde permite absorber la escasísima luz que llega a esas profundidades. De esa forma pueden detectar mejor la luz procedente de los organismos bioluminiscentes que pululan allí abajo. Como he señalado antes, las estructuras que se encuentran encima de la boca y que parecen ojos tristes son orificios nasales, y los ojos verdaderos se encuentran en el interior, en la parte superior, inmersos en un fluido que llena la cámara que configura el escudo craneal transparente.

Pero además de lo anterior, los investigadores que operaban el vehículo submarino hicieron otro descubrimiento. Si bien los ojos se encuentran apuntando hacia arriba, resulta que pueden modificar su disposición y orientarlos hacia delante. Al examinar los ejemplares trasladados al laboratorio observaron que el máximo ángulo de giro de los ojos llegó a ser de unos 75º. Era sabido que estos peces tienen una musculatura muy compleja, pero hasta que no se vio girar los ojos, no se pudo atribuir esa gran complejidad a nada concreto. Cuando los ojos se encuentran en su posición habitual, informan de lo que ocurre por encima de ellos y cuando detectan algo interesante para comer, pueden acercarse al plano de la boca para mejorar la efectividad del ataque a la presa potencial. Por otra parte, el poder mover los ojos de esa manera incrementa notablemente el campo visual, y además de ver lo que ocurre por arriba, también pueden ver lo que pasa a los lados y al frente. Así pues, es la capacidad para girar los ojos lo que permite a Macropinna ver ante su boca la presa que se dispone a atrapar.

Los ojos de Macropinna son ejemplos de una adaptación evolutiva espectacular. Si ya era notable la anatomía y funcionamiento de los ojos tubulares, así como su valor adaptativo en aguas de luz tan escasa, la posibilidad de hacer girar los ojos con tanta amplitud multiplica de forma considerable sus prestaciones en ese entorno tan especial.

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Nota: Este texto es la traducción del artículo “Buru gardena duen arrain harrigarria“, en Uhandreak, de mi compañera Miren Bego Urrutia.

Winteria telescopa
Winteria telescopa

Nuestros ojos, como los de muchas otras especies animales, son esféricos. Pero no todos lo son. Hay más modelos en el reino animal y entre ellos también los hay tubulares. Los ojos tubulares (o cilíndricos) no son nada comunes; sólo se han descrito en once familias de peces y en algunos animales terrestres de vida nocturna. En la mayor parte de los peces con ojos tubulares, estos están dirigidos hacia arriba (en los géneros Argyropelecus, Hierops y Opisthoproctus), pero hay unos pocos que los tienen dirigidos hacia adelante (Stylephorus chordatus, Gigantura indica o Winteria telescopa, por ejemplo)

Los ojos tubulares son muy raros en el mundo animal, pero no lo son tanto en peces que viven en aguas muy profundas, y eso no es en absoluto casual. De hecho, los ojos tubulares son especialmente adecuados para la visión en entornos de luz muy tenue. A mil metros de profundidad llega muy poca luz, y es muy importante poder percibir la poca que llega, tanto para detectar a los depredadores que pueda haber cerca, como también a las presas potenciales. Por la misma razón, en esas zonas puede ser cuestión de vida o muerte disponer de capacidad para detectar la biolumniscencia, así como percibir correctamente la dirección de los rayos de luz muy tenues.

Los ojos tubulares tienen lentes de gran apertura, lo que facilita la recepción de la luz. Los túbulos la conducen hasta una retina de estructura compleja y adaptan la longitud focal de la lente. El par de ojos tubulares, dispuestos uno al lado del otro, incrementa la sensibilidad, posibilita la percepción de contrastes, y provoca una amplia superposición binocular de los campos de visión, lo que permite una percepción más precisa de la profundidad.

Claro que no todo son ventajas, puesto que un grado de especialización tan alto también tiene sus inconvenientes. Por comparación con los esféricos, el campo de visión de los ojos tubulares es muy limitado y, por otra parte, si bien el tejido retinal puede hallarse en la pared de los ojos, las imágenes que llegan a esas zonas no se pueden enfocar.

Opisthoproctus soleatus
Opisthoproctus soleatus

Por otra parte, y como ya he señalado, la forma tubular no es la única rareza de estos ojos. Algunas de las especies que los poseen los tienen dirigidos hacia arriba, y hay una muy buena razón para ello. Gracias a los dos ojos tubulares paralelos dirigidos hacia arriba pueden ver el perfil de los posibles depredadores recortado a contraluz, y aunque ese contraluz sea muy débil debido a la escasa intensidad de la luz que llega hasta las aguas profundas, es suficiente como para estimar con bastante precisión a qué distancia se encuentran. Por otro lado, los peces que tienen los ojos dirigidos hacia delante colocan su cuerpo en posición vertical para poder atacar desde abajo a las presas cuya presencia detectan. Los ejemplares de Stylephorus chordatus se mueven como si se encontrasen suspendidos, colgando de un hilo; se colocan al lado de la presa y abren entonces la boca a toda velocidad, sirviéndose de la corriente que generan para atraparla. Los de la especie Gigantura indica utilizan un procedimiento muy similar.

Los ojos tubulares son muy extraños. Nos resultan extraños y además muy pocos animales los tienen. Pero está claro que les resultan muy útiles a los peces que viven en aguas profundas a las que llega una luz de mínima intensidad. Por eso los tienen.

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Nota: Esta anotación es una traducción libre de un texto de mi amiga Miren Bego Urrutia en nuestro blog Uhandreak.

Romalea microptera (Imagen: Judy Gallagher, Wikipedia)
Romalea microptera (Imagen: Judy Gallagher, Wikipedia)

Los insectos son el grupo con las tasas metabólicas más altas en el reino animal. No hay animales que, por unidad de masa, consuman más oxígeno que ellos. Por otra parte, su sistema respiratorio es muy especial. El oxígeno llega directamente, a través de un sistema de tráqueas, de la atmósfera a las células. Así pues, carecen de pulmones, y por supuesto, tampoco tienen branquias; el oxígeno llega hasta las células sin que medie un sistema circulatorio.

Las tráqueas son tubos que parten de poros que se encuentran en la cutícula externa. Esos tubos se van ramificando conforme se introducen en el interior del organismo; de ese modo, las tráqueas se van subdividiendo en traqueolas, tubos cada vez más finos según se van ramificando. Cada célula acaba recibiendo una de esas traqueolas de minúsculo diámetro, y es por ellas por donde llega el oxígeno a las células. El dióxido de carbono, a su vez, sale por la misma vía.

Los poros de la cutícula externa reciben el nombre de espiráculos y cada uno de ellos tiene una válvula muscular de la que depende el estado del espiráculo, abierto o cerrado. En varias especies de insectos se produce un fenómeno que se denomina respiración discontinua o respiración a intervalos. Esos insectos dejan de respirar cada cierto tiempo; respiran a intervalos.

No está claro cuál es la razón de ese comportamiento. Se han propuesto tres interpretaciones y las tres parten del supuesto de que se trata de un rasgo con valor adaptativo. De acuerdo con la más antigua de las tres, de lo que se trata es de ahorrar agua, ya que al cerrarse los espiráculos no se evapora agua; el agua que se evapora cuando los espiráculos están abiertos es la que, al fondo de la traqueola, se encuentra en contacto con la célula. Según la segunda hipótesis, se trataría de una adaptación que permite al insecto enterrarse, puesto que, al parecer, la respiración discontinua es muy común en especies capaces de introducirse en el suelo, entre los granos de tierra o en orificios o cavidades subterráneas. Y de acuerdo con la tercera hipótesis, la respiración a intervalos evita o palía el estrés oxidativo.

Pero son tantas y de modo de vida tan diverso las especies que presentan ese comportamiento tan peculiar, que no parece plausible la pretensión de que haya de tener valor adaptativo y que tal valor sea común al conjunto de especies o, expresado de otro modo, que responda de forma directa a alguna presión selectiva.

Los insectos con respiración discontinua comparten, sin embargo, una curiosa característica: siempre que se interrumpe la respiración, la actividad cerebral se encuentra muy reducida o, sencillamente, no hay actividad cerebral ninguna.

Como es sabido, el funcionamiento del tejido cerebral sale caro, muy caro, debido a su alta actividad metabólica. Seguramente por ello, algunos animales han desarrollado modos de limitar ese gasto. Y si la masa cerebral es grande o si hay restricciones energéticas prolongadas, puede revestir gran importancia el poder limitar el gasto en que incurre ese tejido. Lo cierto es que todos los insectos que limitan o interrumpen su actividad cerebral tienen un cerebro relativamente grande o, como las reinas en las especies sociales, grandes necesidades de energía. Y resulta que son esos los insectos que muestran respiración discontinua.

Así pues, ¿existe alguna conexión entre el coste de la actividad cerebral y la respiración discontinua? Veamos esto con detalle.

Para empezar, hay que tener en cuenta que el estado, -abierto o cerrado-, de los espiráculos depende de unos músculos, y es el sistema nervioso el que controla a esos músculos. Así pues, existe una conexión entre el sistema respiratorio y el sistema nervioso. Por otro lado, cuando no hay actividad cerebral o cuando esa actividad está limitada, son los ganglios torácicos y abdominales los que asumen el control nervioso del animal, pero resulta que la actividad de esos ganglios y la de los cerebrales son muy diferentes. Por ejemplo, y en lo relativo a la actividad respiratoria, si la actividad cerebral se interrumpe o se reduce, los ganglios torácicos y abdominales no están sometidos a ningún control superior; y bajo esas condiciones, los generadores de patrones centrales son los que asumen el control de la actividad ventilatoria. El problema es que ese control no es tan fino como el que ejerce el cerebro, y quizás sea esa la razón por la que se interrumpe la respiración.

Así pues, de acuerdo con esa hipótesis, la respiración a intervalos no sería ninguna adaptación, sino la consecuencia de las reducciones en la actividad de los ganglios cerebrales. Es cierto que esa reducción conlleva un cierto ahorro de energía y que ese ahorro es muy valioso, pero interrumpir la actividad respiratoria, en ese contexto, sería una consecuencia secundaria de lo anterior. Por lo tanto, la respiración discontinua sería una consecuencia del “sueño” o del “apagado cerebral” de los insectos.

Me ha interesado este asunto porque en biología, en general, y en fisiología animal, en particular, tenemos una tendencia muy acusada a atribuir valor adaptativo a cuantos comportamientos estudiamos, máxime si nos llaman la atención por alguna razón. Y resulta que no tiene por qué ser así: muchos rasgos pueden deber su existencia a causas que nada tienen que ver con posibles ventajas adaptativas, pueden ser meras casualidades (sí, en la naturaleza también las hay) o a consecuencias derivadas de otros condicionantes. Este ejemplo, si fuese como se apunta en esta última hipótesis, sería muy adecuado para ilustrar ese fenómeno.

Fuente: Philip G. D. Matthews & Craig R. White (2011): “Discontinuous Gas Exchange in Insects: Is It All in Their Heads?” The American Naturalist 177 (1): 130-134

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Pseudocrenilabrus multicolor (Imagen: Jmatz, Wikipedia) | Pseudocrenilabrus multicolor (Imagen: JMatz, Wikipedia)

Hay circunstancias bajo las cuales la concentración de oxígeno disuelto en las aguas naturales llega a ser muy baja. Esa situación es frecuente cuando la producción primaria (producción vegetal) es intensa, esto es, cuando se dan altas concentraciones de nutrientes minerales en el agua, junto con luz y temperatura adecuadas, puesto que son las condiciones idóneas para que se produzca una alta actividad de fotosíntesis. Al producirse de esa forma abundante materia orgánica, aumenta mucho la actividad microbiana y esa actividad consume mucho oxígeno. Ni lo que producen los propios organismos fotosintéticos (algas y microalgas, principalmente), ni lo que difunde desde la atmósfera es suficiente para equilibrar la concentración de oxígeno, y ésta tiende a bajar. Se dan lo que se conocen en nuestra jerga como condiciones “hipóxicas”. A las condiciones normales, que son las que corresponden a una situación en la que el oxígeno disuelto en el agua está en equilibrio con la atmósfera, las denominamos condiciones “normóxicas”.

Hay animales que no toleran las condiciones de hipoxia. Pero otros sí las toleran; son capaces de vivir en aguas en las que la concentración de oxígeno está por debajo de lo normal. Pseudocrenilabrus multicolor victoriae es uno de esos animales. Es un pez de agua dulce, un cíclido, para ser más precisos. Vive en los lagos, estanques y ríos del África oriental. En los ríos la concentración de oxígeno suele ser alta, si bien varía con las estaciones del año. En la estación seca puede llegar a detenerse la corriente de agua y queda retenida en charcos y pozas; bajo esas condiciones la concentración de oxígeno puede reducirse de manera notable. Por el contrario, en la época de lluvias los ríos bajan con abundante agua y las condiciones son de normoxia. Sin embargo, en lagos y embalses, por regla general, suelen darse bajas concentraciones de oxígeno.

La tolerancia para con las condiciones de hipoxia es posible, -cuando se da-, gracias a diferentes mecanismos fisiológicos. Por ejemplo, tanto la concentración de hemoglobina en sangre, como su afinidad por el oxígeno, pueden ser diferentes dependiendo de la concentración de oxígeno del agua en que se encuentran los peces. Bajo condiciones de hipoxia, ambas, concentración de hemoglobina y afinidad por el oxígeno suelen ser más altas, porque esos rasgos facilitan la captación de oxígeno.

Pero no son solo la hemoglobina y su función, la misma anatomía de los peces puede también ser diferente. En los Pseudocrenilabrus a los que me refiero aquí se ha visto que los ejemplares que viven en aguas de menor concentración de oxígeno, tienen branquias de mayor tamaño. Además, no parece que tal rasgo tenga base genética, sino que es consecuencia de la flexibilidad del desarrollo de los peces. Esto lo sabemos porque los ejemplares de esta especie criados experimentalmente en agua de baja concentración de oxígeno desarrollan branquias de mayor tamaño que los criados en aguas normóxicas.

Es evidente que al tener branquias de mayor tamaño, los peces criados bajo condiciones de hipoxia disponen de una mayor superficie corporal dedicada al intercambio respiratorio, y de esa forma se facilita la toma de oxígeno. Así pues, esa variabilidad anatómica constituye una adaptación fisiológica de gran valor, pues posibilita o, cuando menos, facilita la vida en aguas con escasez de oxígeno.

Pero la que hay entre unas branquias y otras no es la única diferencia anatómica observada en esos peces. Porque resulta que los que viven en aguas hipóxicas tienen también el cerebro más pequeño que los que viven en aguas normóxicas. Según los investigadores que han estudiado estas variaciones, las diferencias observadas en el tamaño encefálico no son el resultado de una adaptación, sino una consecuencia perjudicial de las condiciones de hipoxia.

El tejido encefálico, como es bien sabido, tiene altos requerimientos de oxígeno, ya que es metabólicamente muy activo. Y por esa razón, no es fácil –ni quizás posible- mantener cerebros de tamaño normal en agua hipóxica, puesto que no podrían satisfacerse las necesidades de oxígeno. Es muy posible que ese rasgo tenga consecuencias negativas, pues es probable que, para una misma especie, un cerebro de menor tamaño tenga también menor capacidad cognitiva. Y sin embargo, en el balance entre pros y contras, parece evidente que ganan los pros, puesto que a pesar de tener un encéfalo de menor tamaño y quizás por ello una menor capacidad cognitiva, hay peces de esta especie viviendo en esas aguas. Es muy posible que en ellas la competencia por el alimento sea menor, pues no todas las especies acuáticas tienen la capacidad de vivir en aguas hipóxicas, y esa es una ventaja muy importante, tanto como para superar los inconvenientes que conlleva el tener un cerebro de menor tamaño.

Fuente: E. Crispo eta L. J. Chapman (2010): “Geographic variation in phenotypic plasticity in response to dissolved oxygen in an African cichlid fish” Journal of Evolutionary Biology 23: 2091–2103

Antonio Osuna (AKA BioTay) ha puesto en tuiter este vídeo. Muestra cómo aprenden unos abejorros a realizar una tarea, y a mejorarla incluso, tras la que reciben una recompensa.

La capacidad para manipular objetos con un determinado propósito es una habilidad cognitiva compleja. Tradicionalmente se pensaba que esa habilidad era propia sólo de los seres humanos. Más adelante se le reconoció también a los primates. Luego a los cetáceos. Y más tarde a las aves. Ahora sabemos que muchos animales, invertebrados incluidos, tienen la capacidad de aprender a manipular objetos para conseguir algo. Lokuola y colaboradores consiguieron que unos abejorros aprendiesen a llevar una bola a una posición determinada para obtener alimento.

El artículo donde se publican los resultados del experimento es este. Y si no tienes acceso a Science, también puedes leer aquí las explicaciones.

Animalia no es el reino con los seres vivos más grandes que se conocen. El tamaño récord lo tiene una conífera, la secuoya gigante (26), que puede medir cerca de 100 m de altura y algo más de de 10 m de diámetro. El volumen de la secuoya actual de mayor tamaño es de casi 1500 m3.

Los animales y las plantas más grandes, de H. G. Wells, J. S. Huxley & G. P. Wells (1931): The Science of Life. Cuando, lo largo del texto, se cite alguno de estos animales, se dará su número en esta figura entre paréntesis para que sirva de referencia.
Los animales y las plantas más grandes, de H. G. Wells, J. S. Huxley & G. P. Wells (1931): The Science of Life. Cuando, lo largo del texto, se cite alguno de estos animales, se dará su número en esta figura entre paréntesis para que sirva de referencia.

No resulta extraño que la ballena azul (1) el animal más grande que existe y ha existido jamás sea acuático. Si fuera terrestre necesitaría unas extremidades de tal grosor que quizás sería un organismo inviable. Podría tratarse de un animal sin extremidades, como una serpiente, pero en tal caso quizás tampoco sería viable porque podría colapsar a causa de su propio peso. Sin embargo, en el agua, con una densidad similar a la del medio, no operan esas limitaciones pues, a los efectos, es como si fuese ingrávido. La ballena azul se alimenta filtrando agua de mar; sospecho que es el filtro más grande que existe.

Aunque sobradamente conocidos por su aparición en conocidísimas películas de ficción y por causar una gran fascinación en mucha gente, Tyrannosaurus (2) y Diplodocus (3) no son los dinosaurios más grandes que han existido. Los ha habido de mayor tamaño. Hasta la fecha, el dinosaurio más grande del que se ha recuperado un esqueleto fósil completo es Giraffatitan (antes clasificado en el género Brachiosaurus). Sus restos fueron hallados en Tanzania, entre 1917 y 1912. 12 m de altura y 22 m de longitud son sus credenciales; se le atribuye una masa de entre 30 y 60 Ton. Sin embargo, los hubo incluso mayores, pero de esos colosos sólo se han recuperado restos fragmentarios. Uno de ellos es Argentinosaurus huinculensis, de cuyas dimensiones (40 m de largo y 96 Ton) hay pruebas incontrovertidas. Ese titanosauro es el animal terrestre de mayor tamaño de cuya existencia tenemos constancia fehaciente. Quizás los hubo incluso mayores.

Los animales voladores más grandes que existen en el presente son cóndores; y los albatros del género Diomedea son los que tienen una mayor envergadura: 3.4 m de punta a punta de las alas. Pero esas aves son muy pequeñas comparadas con los pterosaurios (4), reptiles que poblaron la Tierra y surcaron los cielos durante más de 200 millones de años y que se extinguieron junto con los dinosaurios. Su envergadura era de unos 11 m. Sus huesos estaban huecos y pesaban muy poco.

Las aves que no vuelan alcanzan tamaños mayores que las voladoras. De entre todas ellas, la más grande es el avestruz (7), que parece verdaderamente grande si lo comparamos con un pollo (8). Pero al igual que ocurre con otros grupos, ha habido especies ya extinguidas que llegaron a tener mayor tamaño que las actuales, como Aepyornis (6), la mayor de todas ellas, que desapareció de las islas del Pacífico que habitaba tras la llegada de los seres humanos.

Entre los peces, los más grandes son elasmobranquios. Uno de los de mayor tamaño es Megalodon (23), un animal formidable que podía alcanzar 18 m de longitud. Los teleósteos no alcanzan tamaños tan grandes. El de la imagen (19) ronda los dos metros de largo, aunque numerosas especies superan con facilidad esa talla. Los atunes pueden alcanzar así 5 m de longitud.

La serpiente de mayor tamaño es una especie fósil (9) que llegó a alcanzar 15 m de longitud. El lagarto más grande de que se tiene conocimiento (14) es una especie extinta, mucho mayor que los cocodrilos más grandes del África Occidental (12). Por comparación, el dragón de Komodo (13) es mediano, aunque es grande si se compara con un ser humano o una oveja (11).

Entre los invertebrados, la medusa más grande es Cyanea (16), famosa porque era la asesina en el relato The Lion´s name, de Connan Doyle. El ejemplar más grande conocido fue hallado en el Mar del Norte: sus tentáculos se proyectan casi dos metros y medio hacia abajo desde la gran cúpula gelatinosa. Y sí, sus cnidoblastos pueden causar mucho daño, pero no se sabe de ninguna persona que haya muerto víctima de su ataque. El pólipo (15) más grande del que se tiene noticia es de un tamaño comparable al de esa medusa.

El gusano más largo es un cestodo. En (10) puede verse un ejemplar (una línea horizontal) que por su longitud ha de ser Hexagonoporus, parásito del intestino de ballenas. Los cestodos que parasitan intestinos humanos, como Diphyllobothrium latum, no superan los 12 m de largo, y no es poco.

El bivalvo más grande conocido es la almeja gigante, Tridacna gigas (18); en la imagen se puede observar que se encuentran en el mismo rango de tamaños que los caballos (17). T. gigas puede alcanzar los 200 kg de masa y una longitud de 140 cm. Habita en el Pacífico; es el bivalvo de mayor tamaño, pero otros congéneres de Tridacna también pueden alcanzar grandes dimensiones.

El centollo japonés (20), que es un conocido ejemplo de gigantismo abisal, supera con creces al bogavante del Océano Atlántico (21). E incluso mayor es el escorpión marino Eurypterid (22), aunque esta es un animal extinguido. De gran tamaño son también el calamar colosal y el calamar gigante (25), animales que pueden llegar a los 14 metros o más de longitud y (las hembras) alrededor de 300 kg de masa. Los machos, algo más cortos, pesan bastante menos, casi la mitad.

Fuente principal: John Tyler Bonner (2006): Why size matters. Princeton University Press.

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Notas:

(1) Me dice Xabier Lapitz en Facebook y Guillermo de Haro en un comentario que el organismo vivo de mayor tamaño es un ejemplar del género Armillaria. Lo había leído hace tiempo pero se me había olvidado. No obstante, tengo dudas en relación con la relevancia y significado de ese caso. Por ser único y porque su individualidad es -digamos- peculiar. Más claro me parece el caso del ejemplar de Posidonia de 8 km de longitud hallado cerca de Formentera en 2006. Ese, además, lo desconocía.

Perdón por los errores. Es lo que ocurre cuando se escribe de cosas que no se dominan. Y gracias a Xabier y a Guillermo.

(2) Me dice Eloy en otro comentario que podéis ver más abajo que el cestodo que cito no es el más largo, que hay un nemertino que lo supera. Yo lo desconocía, por supuesto. Es este. El nombre es muy gracioso: Lineus longissimus.

Elefante africano (Imagen: Haplochromis; Wikipedia)
Elefante africano (Imagen: Haplochromis; Wikipedia)

Hace algo más de medio siglo, un grupo de psiquiatras se propuso investigar el efecto que ejerce el LSD (dietilamida del ácido lisérgico) en los elefantes y, más en concreto, si era posible inducir en un elefante macho un estado denominado “musth”, en el que los elefantes se vuelven violentos e incontrolables. No están claras las razones por las que tenían ese propósito y, de hecho, es muy posible que esas razones tuviesen que ver con el interés que tenía la CIA en conocer el efecto de sustancias psicoactivas sobre las personas. El doctor psiquiatra “Jolly” West, líder del grupo, era un colaborador de la CIA y estaba muy interesado en el desarrollo de técnicas de control mental para su aplicación en seres humanos.

El experimento en cuestión tuvo consecuencias dramáticas y hoy, por razones éticas, no estaría permitido. Ni siquiera el hecho de que en investigación se recurra a menudo al uso de modelos animales justifica que se hagan experimentos como el que hicieron West y colaboradores. Fue temerario y causó un daño injustificado a un elefante, hasta provocar su muerte. Los detalles conocidos de la historia pueden leerse aquí.

Los investigadores no supieron calcular la dosis que había que utilizar, puesto que hasta entonces no se habían hecho investigaciones sobre ese particular con animales tan grandes. Tomaron como referencia una dosis suficiente para provocar que un gato se vuelva agresivo y, a partir de la relación entre la masa del elefante y la del gato, calcularon en proporción la dosis a suministrar al elefante. Esto es, asumieron que existía una relación lineal entre la dosis efectiva y el tamaño. El cálculo lo hicieron mediante esta sencilla operación: DE = DK x [WE/WK] donde DE es la dosis para el elefante, DK la dosis efectiva para el gato, WE la masa del elefante, y WK la masa del gato. Les salió una dosis de 300 mg.

Para el ensayo utilizaron un elefante, de nombre Tusko, que era parte de la fauna de un parque zoológico. Los efectos de los 300 mg de LSD fueron dramáticos. Una vez suministrada la dosis al elefante empezó a barritar furioso y a correr; luego se quedó quieto y cayó al suelo; cinco minutos después sufrió una serie de espasmos; veinte minutos después de la inyección del LSD, decidieron suministrarle hidrocloruro de clorpromacina (Thoracina) para contrarrestar las reacciones adversas, y una hora más tarde, le inyectaron pentobarbital sódico. Tusko murió una hora y cuarenta minutos después de la inyección inicial de LSD.

La conclusión que extrajeron los psiquiatras tras el trágico episodio es que los elefantes son muy sensibles al LSD, mucho más sensibles que los gatos. Y sin embargo, como más tarde observó otro investigador, lo que ocurrió fue que cometieron un error del tamaño de un elefante al calcular la dosis efectiva. No se sabe a ciencia cierta cuál fue la causa final de la muerte del elefante, si el efecto del LSD o el de las otras sustancias que le inyectaron para aliviar su estado, pero el caso es que falleció, y lo que desencadenó todo el proceso fue la utilización de una dosis desmedida de LSD.

West y colaboradores no tuvieron en cuenta algo básico en fisiología, como es el hecho de que las funciones animales no cursan con una intensidad o velocidad estríctamente proporcional al tamaño. De hecho, ya se sabía, desde muchos años antes, que los animales grandes comen, por unidad de masa, menos que los pequeños, y también sabían que el volumen de oxígeno que consume un animal por unidad de masa desciende conforme aumenta su tamaño. Y eso no es óbice para que la cantidad total de alimento consumido o de oxígeno respirado por un animal grande sea mayor que por lo que consume o respira un animal pequeño. Este es el desconocimiento que, aparte del planteamiento demencial del mismo experimento, cabía reprochar al equipo de psiquiatras.

Dicho lo anterior, hay que decir que no era nada fácil calcular correctamente la dosis efectiva de LSD para un elefante. Esa dificultad se deriva del hecho de que, además del efecto del tamaño, en ese caso había que considerar también otros factores que, a su vez, pueden interaccionar con el tamaño. Por un lado se desconocía cuál o cuáles funciones podían verse afectadas por el LSD y, por el otro, es cierto que unos animales y otros presentan grados de susceptibilidad muy diferentes para con esta sustancia.

Así las cosas, era especialmente importante actuar con prudencia, utilizando una referencia adecuada, basada en resultados bien conocidos. Pero tampoco en ese aspecto lo hicieron bien, porque los gatos son especialmente tolerantes al ácido lisérgico; por esa razón el gato no era precisamente la mejor referencia posible a ese respecto. El ser humano no es, ni de lejos, tan tolerante como el gato, por lo que era mucho más adecuada la referencia humana. De hecho, una dosis de 0’2 mg ejerce efectos psicóticos en una persona y siguiendo esa referencia, al elefante se le debía haber suministrado una dosis de 8 mg, y no de 300, como se hizo.

Por otro lado, y como ya se ha dicho, la dependencia del tamaño no es la misma para todas las funciones. Eso también dificultaba el cálculo, puesto que se desconocía qué funciones en concreto podían verse afectados por la droga.

Esta historia se la leí a Knut Schmidt-Nielsen en su librito “How animals work” (1972). Él calculó cinco dosis posibles utilizando diferentes criterios, que son los siguientes. 1) Optando por la posibilidad más atrevida le salió lo mismo que al equipo de los psiquiatras, esto es, 300 mg.; 2) tomando como referencia la dosis efectiva para los gatos, pero realizando una corrección adecuada del efecto del tamaño, le salió una dosis de 80 mg.; 3) tomando como referencia una dosis efectiva para un ser humano y aplicando una proporcionalidad lineal estricta para extrapolar al tamaño del elefante, calculó una dosis de 8 mg.; 4) tomando como referencia una dosis efectiva para una persona y realizando una corrección adecuada del efecto del tamaño, calculó una dosis de 3 mg.; 5) y finalmente, la opción más prudente consistió en utilizar como referencia la dosis efectiva en humanos, pero corrigiendo el efecto del tamaño considerando sólo la diferencia de tamaños de los encéfalos, no de los cuerpos; de esa forma, la dosis resultante fue de 0’4 mg.

Está claro que, ante la duda, los psiquiatras debían haber utilizado la hipótesis más prudente. Pero no sabían nada acerca del efecto del tamaño sobre las funciones vitales. Por eso suministraron al elefante una sobredosis; por eso se les murió el elefante.

Referencia original: L. J. West, C, M. Pierce, W. D. Thomas (1962): “Lysergic acid diethylamide: its effects on a male asiatic elephant”. Science 138: 1100-1103.

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El ganado indicino de África Oriental muestra variantes de color según las zonas. Esa variedad cromática suscitó hace ya bastantes años la curiosidad de los primeros antropólogos en interesarse por los pueblos que habitan aquellos parajes. Pensaron que se debía a elecciones arbitrarias de los pastores. El principal grupo humano de esa zona cuya actividad principal -casi exclusiva- es la ganadería (o al menos así era hace tres décadas) es el de los masai. Ocuparon la cuenca del Amboseli -al pie septentrional del monte Kilimanjaro- a comienzos del siglo XIX, provenientes del norte. Por esa razón, conocen muy bien la ecología del lugar y las necesidades de los animales que pastoreaban. Y era posible que la elección del color no fuera caprichosa sino que obedeciera a algún criterio. Partiendo de esa consideración, Virginia Finch y David Western sometieron la cuestión del color del ganado a escrutinio.

El análisis de la distribución geográfica de rebaños de ganado de diferentes colores reveló que había una mayor proporción de ganado claro en zonas bajas. Lo que hicieron los dos científicos fue comparar, bajo condiciones experimentales, cebúes de diferente color a 1.400 m de altitud. Observaron que el ganado oscuro absorbe más radiación solar que el claro, bebe más agua, pierde menos peso durante una sequía y lo gana más rápidamente tras ella. En el curso de la investigación observaron que en una zona adyacente al lugar en que trabajaban y a la misma altura, murieron más cebúes de color claro que de color oscuro durante la sequía, mientras que a menor altitud murieron más de color oscuro que de color claro.

Los ejemplares de color claro eran más frecuentes en las zonas bajas, porque en esas zonas hace más calor y la piel clara absorbe menos radiación que la oscura. Por ello, en las zonas bajas, más secas y cálidas, los animales oscuros debían beber agua cada menos tiempo y en consecuencia, la distancia a la que podían ser llevados para pastar era mucho menor que la que podían recorrer los de color claro. Por el contrario, los cebúes de piel clara tenían problemas en las zonas más altas, porque cuando, por efecto de una sequía, disminuía la cantidad de alimento, perdían peso más rápidamente (y lo ganaban más lentamente después), y ligado a las mayores pérdidas de peso, sufrían una mayor tasa de mortalidad. Por razones que desconozco y cuya explicación no he encontrado en el artículo original, el ganado claro debía de tener una actividad metabólica más alta que el oscuro ya que eso explica la mayor pérdida de peso cuando, por efecto de la sequía, comían menos o no comían, y también su más lenta recuperación al volver a alimentarse con normalidad. Así pues, existían claras diferencias entre unos y otros en cuanto a su capacidad para adaptarse a los diferentes entornos. Los pastores masais, como es lógico, eran perfectos conocedores de todo esto e incluso sabían que cuando un animal empezaba a tener problemas de hidratación comía menos, lo que constituía el indicador para llevar el ganado a abrevar.

La conclusión que obtuvieron Finch Y Western es que las preferencias sociales no eran las que determinaban la distribución geográfica del ganado en función de su color, aunque sí parecía reforzar el efecto que ejercían los factores ambientales, dado que los pastores eran conocedores el significado ecofisiológico del color del pelaje del ganado.

Fuente: Virginia A. Finch & David Western (1977): Cattle Colors in Pastoral Herds: Natural Selection or Social Preference? Ecology Volume 58, Issue 6 Pages 1384–1392 DOI: 10.2307/1935090