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.

800px-Maasai_cattle,_Kenya

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

Es el mejillón cebra. Es peligroso porque se va extendiendo poco a poco por sistemas de agua dulce en los que antes no vivía, y allí donde llega causa grandes daños, tanto ecológicos como económicos.

Su nombre científico es Dreissena polymorpha, y en realidad no es un mejillón. Dreissena se encuentra más próximo a las almejas y bivalvos similares que a los mejillones. El nombre común obedece al hecho de que tienen cierta semejanza con los mejillones en la forma, aunque el mejillón cebra es más pequeño que los mejillones marinos. También se parecen a los mejillones en que se adhieren al sustrato mediante un “biso”, hebras de naturaleza protéica que se adhieren a superficies sólidas y que tienen una gran resistencia. Y el apelativo “cebra” se refiere al dibujo a rayas de la concha, que recuerda a las líneas de las cebras.

Dreissena polymorpha es de pequeño tamaño; puede alcanzar los 5 cm de longitud. Procede de los lagos del sudeste de Rusia, pero es una especie invasora, y se ha distribuido por muchísimos lugares del planeta. Tolera aguas de diferentes salinidades durante periodos prolongados y en lo relativo a la temperatura, tiene un rango de tolerancia bastante amplio. Además, desde el punto de vista biológico es muy eficiente, puesto que produce cantidades de huevos altísimas, más altas que las que suelen producir otros bivalvos de agua dulce.

Durante el siglo XIX se extendió por los canales del continente europeo hasta llegar al Mar del Norte y a Gran Bretaña. Al sur de Europa llegó más tarde; durante el último cuarto del pasado siglo alcanzó las penínsulas ibérica e itálica. En 1988 llegó a Norteamérica, a los Grandes Lagos y desde entonces no ha dejado de expandirse, poco a poco, por toda Norteamérica. Esa gran extensión se ha producido gracias a los traslados de pequeñas embarcaciones de pesca o de recreo entre ríos y lagos; las larvas y pequeños bivalvos van adheridos al fondo de las embarcaciones, lo que dificulta su detección.

Dreissena causa daños enormes. En muchas ocasiones ha desplazado a las especies autóctonas. Son capaces de asentarse encima de las poblaciones de bivalvos preexistentes, matando a los que quedan debajo. Surgen de esa forma nuevos asentamientos de mejillones cebra. Además, provocan grandes daños cuando se adhieren a estructuras de madera o de otros materiales empleados en obras propias de lagos, pantanos o ríos, como tuberías, canales, vigas de soporte y bombas de trasiego. Si penetran en el interior de una tubería, en pocos años pueden llegar a cegar su luz. Ello hace que se deban gastar importantes cantidades de dinero en limpiar y restaurar esas estructuras.

Se conoce un pez que come mejillones cebra, es el pez de agua dulce Rutilus rutilus. En algunas localidades, representan hasta un 90% de todo lo que comen esos peces. Sin embargo, todavía no se conoce ningún lugar en el que Rutilus haya llegado a limitar las poblaciones de mejillón cebra.

No es ninguna exageración afirmar que Dreissena polymorpha es una peligrosa plaga. Además de ser un enemigo de la biodiversidad de ríos y lagos, los daños económicos que puede causar son muy importantes, y hasta el momento no se ha encontrado ninguna forma eficaz de combatirla. El especialista David Aldridge, en la ponencia inaugural dictada en el Congreso Europeo de Malacología organizado por la Universidad del País Vasco y celebrado en julio de 2011 en Vitoria, ha propuesto utilizar toxinas microencapsuladas para acabar con esta especie. La idea tiene sentido, porque se basa en el modo de alimentación de la mayoría de los bivalvos, que consiste en la filtración de partículas microscópicas que se encuentran en suspensión en la masa de agua. No obstante, antes de ponerla en práctica habría que comprobar si, como afirman sus defensores, además de ser efectivo con las dreisenas, el método no es dañino para otras especies.

Imagen: GerardM (Wikipedia)
Imagen: GerardM

Añadido para los lectores vascos:

En agosto de 2007 se detectó la presencia de larvas de mejillón cebra en el embalse guipuzcoano de Lareo. El descubrimiento encedió la alarma, puesto que esa fue la primera ocasión en que se habían encontrado larvas de esta especie en algún cauce o masa de agua de la vertiente cantábrica. Según las investigaciones que se realizaron después de ese descubrimiento inicial, no se volvieron a detectar esas larvas en el pantano. Sin embargo, no ha dejado de extenderse; tras detectarse su presencia en el sistema de pantanos del Zadorra (Álava), en julio de 2011 también confirmó la existencia de poblaciones de ejemplares de adultos de esta especie en el pantano de Undúrraga, en el curso alto del río Arratia (Vizcaya), ya en la vertiente cantábrica. Se da la circunstancia de que el embalse de Undúrraga recibe una media anual de 148 hm3 de agua procedente del embalse de Urrúnaga, y está a su vez conectado con el sistema Ulibarri-Gamboa, del Zadorra (ambos en la cuenca del Ebro).

La situación actual de Dreisena polymorpha en los ríos de la Comunidad Autónoma Vasca puede consultarse aquí.

La serpiente venenosa Bothriechis schiegelli tiene pulas verticales (Imagen: Tad Arenseimer, Wikipedia)
La serpiente venenosa Bothriechis schiegelli tiene pulas verticales (Imagen: Tad Arenseimer, Wikipedia)

¿Quién no ha visto, en algún dibujo o fotografía, ojos de pupila vertical? Los tienen muchos vertebrados. En el pasado se han solido relacionar con hábitos nocturnos de vida, pero esa conexión no está clara. Además, es muy posible que otras presiones selectivas hayan favorecido ese rasgo.

Cuando la intensidad lumínica es débil las pupilas verticales no ayudan a ver. Los animales con ese tipo de pupilas las abren completamente de noche, cuando no hay luz, y adoptan una forma del todo esférica. Son otros los rasgos que se necesitan para ver de noche. Veamos este asunto en primer lugar.

Los vertebrados tenemos dos tipos de células fotorreceptoras, conos y bastones. Las denominamos así por su forma. Los conos permiten diferenciar colores, ya que los hay con pigmentos visuales diferentes, de manera que cada pigmento visual se excita a una longitud de onda diferente o, dicho de un modo más preciso, tiene un espectro de absorción con un óptimo diferente. Pero los conos no son adecuados cuando la intensidad lumínica es baja. Por el contrario, los bastones no sirven para diferenciar colores, pero son mucho más sensibles y gracias a ello son los fotorreceptores más adecuados para ver de noche. De hecho, la mayoría de los fotorreceptores de los vertebrados de vida nocturna son bastones. Además, sus ojos tienen córneas de gran tamaño y gran curvatura; y la lente es grande y esférica. Por otro lado, muchos animales nocturnos tienen pupilas redondas.

Así pues, ¿cuál es la ventaja de las pupilas verticales? La respuesta, al parecer, es que ofrecen una gran flexibilidad en lo relativo a las intensidades de luz que pueden recibir. El caso es que esas pupilas pueden conseguir grados de apertura muy diferentes y gracias a ello, cuando la intensidad lumínica es muy alta pueden permanecer prácticamente cerradas, mientras que cuando la intensidad es baja, se abren completamente y presentan una forma casi redonda. Por ello, son muy adecuadas para los animales que pueden estar activos en cualquier momento, tanto de día como de noche.

Además de ese factor, es muy posible que las pupilas verticales sean ventajosas por una razón adicional, que tiene que ver con el modo de alimentación. Porque puede que sean muy útiles para los depredadores cuyas presas se les acercan por los laterales, ya que esas pupilas les permiten verlos con gran precisión. La razón de esa ventaja es que en esos ojos, precisamente por ser las pupilas verticales, las imágenes tienen mayor profundidad de campo y precisión en el plano horizontal que en el vertical. Por lo tanto, si las presas se les aproximan por los lados, esos ojos resultan muy útiles para los depredadores del tipo “sit and wait” (sientaté y espera).

Hay bastantes vertebrados con puilas verticales, pero el grupo en el que más abundan es el de los reptiles. Por esa razón unos investigadores analizaron los ojos de 127 especies de serpientes de Australia (de las familias Acrochordidae, Colubridae, Elapidae, Homalopsidae y Pythonidae), y trataron de relacionar sus características con el modo de vida (nocturno, diurno o indiferente) y la forma de cazar (activa, sit-and-wait o mixta).

Los resultados que obtuvieron les resultaron sorprendentes, pues muchas de las serpientes con pupilas verticales resultaron ser de vida nocturna. Los investigadores sospechan que las serpientes de vida nocturna también deben, en numerosas ocasiones, desarrollar actividad durante el día, y en esos casos las pupilas verticales les son de gran utilidad, pues les permiten limitar, en gran medida y con precisión, la intensidad de luz que penetra en la cámara ocular. Por otro lado, confirmaron la relación entre ese rasgo del ojo y el modo de caza, ya que la mayoría de los depredadores que esperan agazapados a que una presa se les acerque tienen la pupila vertical, mientras que la mayoría de los que, total o parcialmente, cazan de forma activa, la tienen pupila circular.

Fuente: F. Brischoux, L. Pizzatto & R. Shine (2010): “Insights into the adaptive significance of vertical pupil shape in snakes” Journal of Evolutionary Biology, vol. 23: 1878–1885

Planigale tenuirostris (Imagen: Alan Couch)
Planigale tenuirostris (Imagen: Alan Couch)

Los ratones marsupiales no son verdaderos ratones. Tienen un aspecto entre ratón y musaraña, pero no tienen nada que ver ni con unos ni con otros, porque son mamíferos marsupiales. Son miembros del orden Dasyuriomorphia, igual que el renombrado demonio de Tasmania, aunque éste es más grande, bastante más grande en realidad. Los ratones marsupiales son muy pequeños; son, quizás, los marsupiales más pequeños. Y todos pertenecen al género Planigale, del que no se conocen más de cinco especies.

Una de ellas es Planigale gilesi, o planigalo de Giles. Como las otras especies del género, es de tamaño muy pequeño, de entre 6 y 15 g de masa corporal (¡ojo al dato!). Suelen encontrarse en el interior de las grietas largas (>1 m) y estrechas que surgen en los suelos arcillosos característicos de las llanuras de aluvión de los desiertos del centro de Australia. Salvo que haya inundación, se trata de lugares muy secos, pues pueden pasar meses sin que llueva. La mayor parte del tiempo la pasan dentro de las grietas, y salen de noche en busca de alimento. Son carnívoros, muy activos cuando cazan, y muy voraces.

Las especies del género Planigale despertaron el interés de los biólogos, porque pensaron que para poder vivir en esos desiertos habían de tener alguna característica especial. Pero al investigar su biología se llevaron una sorpresa con lo que encontraron o, mejor dicho, con lo que no encontraron, pues no hallaron ningún rasgo fisiológico que pudiera considerarse excepcional. La clave de su supervivencia en entornos tan secos se encuentra, al parecer, en el “letargo diario”. Se le da ese nombre a un estado caracterizado por una caída de la temperatura corporal por debajo de los 32 ºC de duración inferior a las 24 h.

Dados su minúsculo tamaño y el hecho de que puedan desarrollar una actividad muy intensa, sus requerimientos energéticos son muy altos. Además, en las zonas que habitan hay muy poca fauna, por lo que no disponen de muchas presas a las que dar caza para comer. Por otro lado, pueden perder mucha agua a través de las vías respiratorias, y aunque pueda resultar paradójico, pierden más agua cuando baja la temperatura ambiental. Eso ocurre porque al bajar la temperatura exterior elevan su metabolismo, de manera que, gracias al calor que se genera así, contrarrestan la mayor pérdida térmica que ocurre a temperaturas bajas. Pero para elevar el metabolismo han de consumir más oxígeno y eso exige que aumente la frecuencia respiratoria. Como el agua se pierde por evaporación desde las paredes de las vías respiratorias, al aumentar la tasa ventilatoria para obtener más oxígeno, también se renueva más rápidamente el aire en contacto con los epitelios y ese aire arrastra más vapor de agua, lo que hace que el agua que recubre esos epitelios se evapore con más facilidad.

Por todo ello, mantener una alta tasa de actividad de forma permanente resulta muy costoso, tanto en lo relativo al balance energético, como al balance hídrico. Sobreviven bajo esas condiciones gracias a una batería de tres elementos, dos de índole fisiológica y el tercero etológico.

Por un lado, no mantienen del todo constante la temperatura corporal cuando varía la temperatura ambiental. Por ejemplo, si la ambiental llega a valores tan bajos como 10 ºC, la corporal se reduce a 32’4 ºC. Lo que cabía esperar habría sido que se hubiese mantenido en 34’4 ºC, que es la temperatura normal de estos animales. De ese modo no solo reducen el gasto energético en un 9%; también ahorran agua. Por otro lado, recurren al letargo diario. Gracias a esa modalidad de letargo metabólico, ahorran mucha agua y mucha energía. Por poner un ejemplo, para una temperatura ambiental de 20 ºC, gracias al letargo diario reducen la tasa metabólica en un 79%, y en un 62% la pérdida de agua. Y por último, su mismo comportamiento también resulta clave: buscan microclimas adecuados y al igual que hacen los animales ectotermos, se ponen al sol cuando tienen ocasión; al calentarse así evitan gastar la energía que requeriría la generación endógena de calor .

En resumen, los animales de pequeño tamaño también han desarrollado mecanismos específicos gracias a los cuales sobreviven y medran en entornos en los que escasea el agua y el alimento. Este es un caso muy llamativo, porque las condiciones ambientales son ciertamente limitantes. Es verdad que el hecho de ser marsupiales facilita las cosas; seguramente ayuda el tener una temperatura corporal inferior a la de los mamíferos placentarios, pero, sobre todo, el elemento clave que garantiza la supervivencia de los ratones marsupiales en condiciones ambientales tan extremas es el letargo diario.

Birgus latro (Imagen: John Tann, Wikipedia)
Birgus latro(Imagen: John Tann, Wikipedia)

Birgus latro es el artrópodo terrestre más pesado del mundo. Puede llegar a alcanzar los 4 kg de masa y 40 cm de longitud corporal, aunque sus extremidades extendidas abarcan una distancia de 1m. No es el cangrejo más grande ni, seguramente, tampoco podría ser mayor de lo que es, pues lo más probable es que no pudiera sostener sobre sus extremidades una masa mayor y desplazarse en tierra firme. El más grande es el cangrejo gigante japonés, Macrocheira kaempfrei, al que hice referencia aquí, pero ese es marino y bajo el agua no operan las restricciones estructurales propias del medio terrestre. Birgus, o cangrejo de los cocoteros, como es conocido, vive en zonas costeras de islas tropicales de los océanos Índico y Pacífico, y se alimenta de cocos, higos, y diversos materiales orgánicos. Su nombre común hace alusión, precisamente, a que consume cocos, lo que no es hazaña pequeña. Los rompe con sus pinzas y come lo que hay en su interior.

Morfología y medición de la fuerza de las pinzas del cangrejo de los cocoteros. (Imagen: Shin-ichiro Oka, Taketeru Tomita & Kei Miyamoto)
Morfología y medición de la fuerza de las pinzas del cangrejo de los cocoteros. (Imagen: Shin-ichiro Oka, Taketeru Tomita & Kei Miyamoto)

Me ocupo hoy aquí de este cangrejo porque se ha publicado recientemente un estudio en el que se documenta que no sólo pesa mucho, sino que tiene, además mucha fuerza. En realidad, más que mucha, tiene muchísima fuerza; es el crustáceo que más tiene, de hecho. En un estudio liderado por Shin-Ichiro Oka, de la Okinawa Churasima Foundation, han medido la fuerza que desarrollan 29 cangrejos de los cocoteros de la isla de Okinawa.

Relación entre la fuerza (por unidad de masa) que desarrollan las mandíbulas o pinzas de distintos animales y el tamaño corporal (líneas de colores); la zona gris representa el rango de variación de la fuerza que desarrollan diferentes animales en sus actividades normales (locomoción, natación, saltos, etc.). (Imagen: Shin-ichiro Oka, Taketeru Tomita & Kei Miyamoto)
Relación entre la fuerza (por unidad de masa) que desarrollan las mandíbulas o pinzas de distintos animales y el tamaño corporal (líneas de colores); la zona gris representa el rango de variación de la fuerza que desarrollan diferentes animales en sus actividades normales (locomoción, natación, saltos, etc.). (Imagen: Shin-ichiro Oka, Taketeru Tomita & Kei Miyamoto)

Los investigadores observaron que la fuerza que ejercían con sus pinzas era proporcional al tamaño o masa corporal. El valor registrado más alto fue de 1800 newtons (un cangrejo de 2 Kg), por lo que uno de 4 kg llegaría a ejercer una de 3000 newtons. Para que nos hagamos una idea de lo que significan esas cifras, un bogavante ejercería una fuerza de no más de 250 newtons con sus pinzas, muy inferior a la de Birgus. Unas pinzas tan poderosas le permiten consumir una gran variedad de productos, como ya se ha apuntado. Y también son una poderosa arma defensiva, lo que le ayuda a evitar los ataques de buen número de depredadores potenciales y a rechazar la presencia en su entorno de posibles competidores.Y para seguir poniendo en contexto su extraordinaria fuerza, nuestras manos desarrollan alrededor de 300 newtons, y la mandíbula de un cocodrilo, de unos 16000, la más intensa que es capaz de desarrollar un animal.

Fuente: Shin-ichiro Oka, Taketeru Tomita, Kei Miyamoto (2016): A Mighty Claw: Pinching Force of the Coconut Crab, the Largest Terrestrial Crustacean. PlosOne.

Calamar de Humboldt (Fotografía: Rick Starr. Crédito: NOAA/CBNMS. - NOAA Photo Library: sanc1686)
Calamar de Humboldt (Fotografía: Rick Starr. Crédito: NOAA/CBNMS. – NOAA Photo Library: sanc1686)

El calamar de Humboldt está capacitado para permanecer durante periodos relativamente largos de tiempo en aguas hipóxicas; esto es, en aguas en las que la concentración de oxígeno es relativamente baja, muy inferior a la normal. Y eso le proporciona una clara ventaja competitiva.

La mayoría de los animales necesitan oxígeno. El oxígeno les es esencial en la vía metabólica que produce el ATP, que es la molécula que contiene la energía química que resulta de la transformación de las moléculas orgánicas (lípidos y carbohidratos, principalmente) en CO2 y agua, y que es posteriormente utilizada para desarrollar todo tipo de actividades biológicas (contracción muscular, transporte de sustancias, síntesis de nuevos tejidos, etc.). Hay animales que se las arreglan para obtener todo el oxígeno que necesitan incluso cuando su concentración en el medio respiratorio es baja. Ponen en juego mecanismos especiales a tal efecto.

Otros animales, por el contrario, recurren a la activación de vías anaerobias, que son rutas metabólicas que no necesitan el concurso del oxígeno. El problema es que esas rutas son de bajo rendimiento energético; o sea, dan lugar a menor producción de ATP. Además, hay animales que carecen de las enzimas metabólicas necesarias para que esas vías puedan funcionar. Los animales que desarrollan altos niveles de actividad necesitan mucho oxígeno y por lo tanto, no pueden vivir en situaciones de anoxia.

El calamar de Humboldt no es tan grande como el calamar gigante ni como el calamar colosal, pero no es un animal pequeño, ni mucho menos. Puede llegar a alcanzar 2 m de longitud y 50 kg de peso. Su nombre científico es Dosidicus gigas y es un poderoso depredador capaz de desplazarse a gran velocidad gracias a la propulsión a chorro que utilizan los cefalópodos. Es muy activo; además de las grandes migraciones estacionales, también realiza desplazamientos verticales de duración más corta. Al subir y bajar en el océano se encuentra con frecuencia con masas de agua de bajo contenido en oxígeno (<5 µM) y llega a permanecer en ellas durante horas. Además, es más fácil que se encuentre con aguas hipóxicas en áreas de alta producción biológica. A las masas de agua de baja concentración de oxígeno se las denomina “capas de mínimo oxígeno”.

Calamar de Humboldt atraído por las luces de un vehículo submarino (Imagen cortesía de NOAA/MBARI 2006).
Calamar de Humboldt atraído por las luces de un vehículo submarino (Imagen cortesía de NOAA/MBARI 2006).

Los grandes depredadores pelágicos, como el pez espada, el atún o el pez vela evitan las aguas hipóxicas. Son muy activos, y no toleran concentraciones de oxígeno inferiores a 150 µM; esa es, aproximadamente, su concentración umbral. Al no penetrar en esas aguas, han de permanecer en las capas superiores o superficiales.

Es verdaderamente sorprendente que el calamar de Humboldt no se vea limitado del mismo modo que sus competidores pelágicos. En principio, lo lógico sería que se viera, incluso, más limitado que aquéllos, porque son animales con una alta tasa metabólica. Ese mayor metabolismo es un rasgo común a los animales que utilizan la propulsión a chorro para moverse, ya que es un procedimiento de baja eficiencia energética. En general, es mucho más eficiente el modo de nadar de los peces; esto es, los peces necesitan menos energía y menos oxígeno que los cefalópodos para recorrer una determinada distancia. Al ser animales con una tasa metabólica alta, altas son, también, sus necesidades de oxígeno. Por esa razón, su pigmento respiratorio (hemocianina) ha de tener baja afinidad por el oxígeno. Si tuviera alta afinidad no liberaría el oxígeno con facilidad al llegar la sangre, procedente de la branquia, a los tejidos, de manera que tendería a quedarse con una fracción demasiado alta. Pero eso tiene una clara contrapartida ya que a los pigmentos de baja afinidad también les cuesta más captar el oxígeno del medio respiratorio. En aguas normóxicas (con concentración de oxígeno normal) un pigmento de baja afinidad no supone ningún problema; pero en aguas hipóxicas puede haber graves dificultades, pues difícilmente se cargará de oxígeno un pigmento de esas características. Por todo ello, la mayoría de los calamares no toleran las condiciones de hipoxia, ya que en ellas son incapaces de conseguir el oxígeno que necesitan.

Sin embargo, el calamar de Humboldt, como hemos visto, constituye una excepción, pues penetra en aguas de baja concentración de oxígeno y permanece en ellas durante horas. Bajo esas condiciones reduce muy notablemente el consumo de oxígeno y recurre a vías metabólicas anaerobias. Son vías en las que cada mol glucosil rinde tres moles de ATP[1] y su producto final es la octopina[2]. Bajo esas condiciones desarrolla menor actividad, pero todavía es capaz de atrapar presas. Las presas que consigue son peces que toleran bien la hipoxia, pero que desarrollan una actividad muy reducida. Seguramente hay muchos menos peces en aguas hipóxicas que aguas normóxicas, pero a pesar de haber menos, el calamar de Humboldt le saca un buen partido a la capacidad de permanecer bajo esas condiciones, ya que es el único de los grandes depredadores del mar capaz de hacer frente a condiciones de hipoxia. Por lo tanto, dispone de una clara ventaja con respecto a sus competidores, ya que la competencia que le pudieran hacer la evita gracias a la posibilidad de utilizar vías anaerobias para obtener el ATP.

Fuente: Rui Rosa y Brad A. Seibel (2010): “Metabolic physiology of the Humboldt squid, Dosidicus gigas: Implications for vertical migration in a pronounced oxygen minimum zone”. Progress in Oceanography 86: 72–80.

[1] Recordemos que la vía aerobia (glucolisis, seguida de ciclo de Krebs y cadena respiratoria) rinde 36 moles de ATP por mol de grupo glucosil utilizado.

[2] En el mundo animal hay gran variedad de vías anaerobias y sus productos terminales son también muy variados. La mayor parte de los lectores sabrán de la vía del lactato, que es la característica de los animales vertebrados. Se llama vía del lactato porque esa molécula es su producto terminal. Pues bien, la octopina, molécula que pertenece al grupo de las opinas, es el producto terminal característico de las vías anaerobias propias de los cefalópodos que disponen de dichas vías.

“De vez en cuando pasaba la lengua brevemente por aquella piel lisa y limpia. Tenía que hacer de tripas corazón, pero sólo realizaba aquella operación con animales que tuvieran un aspecto fresco y sano. Se trataba de descubrir si el tejido contenía amoniaco. Como los animales no olían a ese producto, y el no disponía de un laboratorio, sólo le quedaba su sentido del gusto para comprobarlo. Los calamares que tienen mucho amoniaco en sus tejidos pueden flotar ingrávidos, y eso era válido incluso para los más grandes, los calamares gigantes. John Deaver le había enseñado el truco, no sin antes añadir, con cierta risita sarcástica, que el método sólo era recomendable para gourmets y cefalopodómanos. Ahora Hermann ya sabía lo que su colega australiano había querido decir.”

El párrafo anterior lo leí en la novela “El rojo” (pg. 141 de la edición española), del alemán Bernhard Kegel. Es una novela de ciencia ficción cuyo autor, biólogo, es muy conocido en Alemania. La novela, aunque no está mal escrita y es entretenida, no me pareció en su día nada del otro mundo. Eso sí, se nota que Kegel tiene formación científica y que conoce la materia de la que escribe.

Relación entre los tamaños de un buzo y un calamar gigante (la escena no es real).
Relación entre los tamaños de un buzo y un calamar gigante (la escena no es real).

El pasaje de la novela ilustra muy bien esa característica tan peculiar del calamar gigante. De hecho, esa peculiaridad ha sido subrayada en más de una ocasión en las crónicas de prensa sobre capturas de calamar gigante realizadas frente a las costas asturianas. En los artículos se suele hacer mención a la posibilidad de que puedan ser comestibles, pero es descartada de manera categórica por los investigadores entrevistados a ese respecto, debido precisamente al mal olor y al mal sabor que provoca la presencia de amoniaco en sus tejidos. Los seres humanos no podemos comer carne de calamar gigante, pero los cachalotes sí lo hacen; de hecho, los grandes cefalópodos constituyen una parte muy importante de la dieta de los cachalotes y dentro de los cefalópodos, también se incluyen algunos calamares gigantes[1].

Todos los calamares gigantes hallados hasta la fecha se han incluido en el género Architeutis. Se han descrito ocho especies, pero quizás es un número excesivo. Como su propio nombre indica, son animales de gran tamaño, sin duda los invertebrados más grandes que existen. Las hembras de mayor tamaño tienen una longitud de 13 m de la punta de la aleta caudal hasta las puntas de los dos tentáculos más largos, y de 10 m en el caso de los machos. Excluidos los tentáculos, la longitud es de 5 m aproximadamente. Es poco lo que se sabe de estos animales; las primeras fotografías tomadas de estos calamares con vida y en su medio son de 2004, y la primera película es de diciembre de 2006.

Architeutis es el calamar de mayor longitud, y también el invertebrado de mayor longitud que existe. Pero en términos de masa, sin embargo, el mayor es el conocido con el nombre de “calamar colosal”, cuyo nombre científico es Mesonychoteuthis hamiltoni. Del calamar colosal se sabe aún menos que del gigante, pues se han capturado muy pocos ejemplares de esta especie. El de mayor tamaño fue capturado en febrero de 2007 en las costas de Nueva Zelanda; pesaba casi 500 kg y tenía 10 m de longitud. Los especialistas creen, no obstante, que los ejemplares de esta especie de mayor tamaño quizás alcancen los 12-14 m de longitud.

Tanto los calamares gigantes como los colosales viven en las zonas abisales oceánicas. Gracias al amoniaco de sus tejidos consiguen igualar su densidad a la del agua de mar, lo que les proporciona una gran capacidad para flotar. Son animales depredadores pero, a la vez, también pueden ser presas. De hecho, han sido los restos encontrados en los estómagos de los cachalotes los que han permitido conocer las características anatómicas de estos cefalópodos de aguas profundas.

Estas dos especies son magníficos ejemplos de un fenómeno conocido como “gigantismo abisal” o “gigantismo de aguas profundas”. Muchos invertebrados de aguas profundas son de gran tamaño, mucho mayor que el de las especies próximas que viven en aguas someras. Otros ejemplos de ese gigantismo abisal son el isópodo gigante (Bathynomus giganteus), el centollo japonés (Macrocheira kaempferi), el arenque rey (Regalecus glesne), el pulpo de siete brazos (Haliphron atlanticus) y algunos calamares más.

japanese_spider_crab
Macrocheira kaempferi | Macrocheira kaenpferi

Se han barajado dos hipótesis para explicar el gigantismo abisal, una relativa a la teoría de los ciclos de vida y de base metabólica la otra. De acuerdo con la primera, cuando los recursos son escasos y cuando la probabilidad de supervivencia de los ejemplares grandes es mayor que la de los ejemplares pequeños, los animales suelen dar prioridad al crecimiento somático (el de las estructuras corporales no reproductivas), retrasando la reproducción hasta que se ha alcanzado un gran tamaño. Como consecuencia de ello, los ejemplares adultos tienden a ser de gran tamaño.

La segunda hipótesis tiene que ver con la relación existente entre metabolismo y tamaño, ya que los animales grandes tienen una tasa metabólica inferior a la de los animales pequeños. Esto quiere decir que los animales grandes son, metabólicamente, mucho más “eficientes” que los pequeños (cabe recordar lo visto aquí al respecto en la entrada “El tamaño (animal) sí importa”); por lo tanto, los animales de mayor tamaño requieren, comparativamente, menos recursos que los pequeños para mantener la misma biomasa con vida. No resulta sencillo optar por ninguna de las dos hipótesis, pero cabe pensar que ambos factores, el demográfico y el metabólico son importantes.

Nota: en el video se ve un calamar colosal

[1] Aunque, en contra de lo que suele afirmarse, no son sus principales presas. De hecho, son muy escasos los restos de calamar gigante hallados en los estómagos de cachalotes.

Hirudo medicinalis (Imagen: Karl Ragnar  Gjertsen; Wikipedia)
Hirudo medicinalis (Imagen: Karl Ragnar Gjertsen; Wikipedia)

Las sanguijuelas, -muchas especies al menos-, se alimentan de sangre; o sea, son hematófagas ectoparásitas. Los mosquitos que nos pican en verano también lo son. Y las chinches besuconas. De estas últimas ya conté hace tiempo que se habían empezado a utilizar en algunos zoológicos europeos para realizar extracciones de sangre no traumáticas a algunos de los animales mantenidos en ellos. Pero como es de sobra conocido, las sanguijuelas también se usan con similar propósito, pero con seres humanos. Las sanguijuelas se han utilizado mucho y aún se siguen utilizando hoy en día para practicar sangrías. No todas las sanguijuelas se alimentan de sangre. Algunas son carnívoras, unas del tipo “sit and wait” y otras cazadoras más normales, pero la mayoría se alimentan de sangre.

La sanguijuela más conocida en Europa es Hirudo medicinalis; se utiliza desde hace siglos para practicar sangrías. Se empezaron a usar en Egipto con ese propósito hace 2.500 años y luego la práctica la adoptaron los griegos y desde entonces, su uso ha sido bastante común. Como método terapéutico la práctica de sangrías carecía de un fundamento científico correcto, pues se basaba en la teoría de los cuatro humores de Hipócrates. Por ello, tras el siglo XIX cada vez se han venido utilizando menos con ese propósito.

Sin embargo, en las dos últimas décadas se ha recuperado la práctica de la sangría con sanguijuelas, aunque con un propósito muy diferente al anterior. Al parecer, las sanguijuelas son de gran ayuda en algunas variedades de microcirugía. Hirudo, cuando muerde al huesped utiliza dos sustancias distintas para facilitar la operación; una es un analgésico y la otra un anticoagulante. Gracias al analgésico, el huésped no se percata del mordisco y no toma medidas para expulsar al parásito. Y gracias al anticoagulante, al que han dado el nombre de “hirudina”, la sangre es ingerida con mayor facilidad por la sanguijuela.

Es el anticoagulante el producto por el que las sanguijuelas resultan de utilidad en microcirugía. La sangujuela se utiliza para facilitar el drenaje de sangre que queda acumulada en ciertos tejidos tras una intervención. Una vez la sanguijuela ha practicado la incisión y ha ingerido la sangre que ha podido, se desprende de la piel y deja una pequeña herida de la que sale sangre. La sangre sale porque el efecto de la “hirudina” persiste, la acción anticoagulante no cesa cuando se desprende la sanguijuela, sino que sigue surtiendo efectos después de liberarse del tejido, por lo que al impedir que la sangre se coagule, ésta no deja de fluir de forma lenta pero constante. Por esa razón interesa a los cirujanos. Resulta que tras ciertas intervenciones quirúrgicas tiende a acumularse sangre venosa en la zona próxima a la intervención, y eso puede dañar el tejido y provocar su necrosis; por ello, el concurso de las sanguijuelas resulta de gran ayuda, ya que su acción impide que se produzca esa acumulación de sangre. Normalmente se utilizan en operaciones de uñas, dedos y orejas, y también en algunas intervenciones de cirugía estética. El problema es que en ocasiones pueden provocar infecciones e incluso, reacciones alérgicas, por lo que están tratando de sustituir las sanguijuelas por una especie de “sanguijuelas artificiales” provistas del anticoagulante “heparina”.

También hemos tenido noticia de un uso bastante atípico de las sanguijuelas. El 19 de octubre de 2009 el periódico canadiense “The Ottawa Citizen” informó de que se había conseguido identificar al autor de un robo gracias a la sangre contenida en una sanguijuela, y más en concreto, al ADN de esa sangre. El robo se cometió en Tasmania, Australia, en 2001. Dos individuos robaron 500$ a una señora de 71 años que se encontraba en su casa de campo. Resulta que al examinar los alrededores de la casa donde se produjo el robo, la policía encontró una sanguijuela, a la que extrajeron la sangre para ser analizada. Siete años después, la policía detuvo a un sujeto presuntamente implicado en un delito de tráfico de estupefacientes y a éste también le hicieron una análisis de ADN, con tan mala suerte para él que su ADN resultó ser el mismo que el que habían identificado en la sangre extraída de la sanguijuela. ¿Qué pensaría el ladrón? ¿Se percató el día del robo de que le había mordido una sanguijuela? Si lo hubiésemos visto en un episodio de CSI hubiésemos pensado que estas cosas solo ocurren en el cine o la televisión.

Y otra utilidad extraña de las sanguijuelas es la que le daba mi abuelo materno. Las utilizaba, con limitado éxito, para deshinchar las manos después de los partidos dominicales de pelota. Tras el partido, para rebajar la hinchazón, colocaba una sanguijuela en la mano, para que le chupase la sangre y la mano recuperase su volumen normal. Bien pensado, lo que hacía mi abuelo era lo mismo que lo que hacen los cirujanos ahora para retirar la sangre venosa de los tejidos operados.

Por su parte, mi tía abuela, cuñada del abuelo, guardaba unas cuantas sanguijuelas en un tarro de cristal que tenía en un aparador en la entrada de su casa. Eran Hirudo medicinalis y eran muy hermosas. Eso decía la tía abuela y eso pienso yo también. Eran marrones verdosas, con una línea roja en el dorso. Permanecían en ayunas durante meses, dentro del tarro, porque nunca las sacaba de allí. En algún lugar he leído que aguantan hasta un año sin comer, pero la tía abuela decía que las suyas llevaban dos años en aquel tarro, desde que los nietos, dos primaveras atrás, se las llevaron de la rivera.

Las sanguijuelas pueden estar muchísimo tiempo sin comer, porque su fisiología está perfectamente adaptada para ello. Una sanguijuela llega a extraer de su huesped un volumen de sangre que es hasta diez veces el suyo propio. Es una ración que permite un ayuno posterior muy prolongado y además, en caso de necesidad reabsorbe sus propios tejidos. Es lógico que las sanguijuelas sean capaces de ello, porque puede transcurrir muchísimo tiempo desde que abandonan un huesped hasta que consiguen acceder a otro. Al fin y al cabo, no hay forma de saber cuándo pasará por una determinada masa de agua el próximo caballo, la próxima vaca o el mismísimo Humphrey Bogart[1], por ejemplo, pero puede pasar mucho, muchísimo tiempo.


[1] Seguramente muchos jóvenes no han visto, o no recuerden, la película protagonizada por Humphry Bogart y Katharine Hepburn “La reina de África”, una comedia ambientada en África, en la que el protagonista (Bogart) ha de meterse en el río para ayudar a impulsar la embarcación (La reina de África) en la que viajan ambos por un río. Al salir del agua, Bogart aparece lleno de sanguijuelas por todo el torso.