El topo de nariz estrellada es un animal muy raro: sus patas anteriores tienen un aspecto muy extraño, así como su nariz, que es rosa y tiene forma de estrella. Es miembro de la familia Talpidae, a la que pertenecen todos los demás topos. El nombre científico de esta especie es Condylura cristata, única del género Condylura. Es de pequeño tamaño (20 cm de longitud y 55 g de masa) y habita en túneles subterráneos que él mismo excava en zonas húmedas del noreste de los Estados Unidos.

El zoólogo K. C. Catania, al artículo en que presentó sus investigaciones sobre este topo y que publicó en 1999 en la revista Journal of Comparative Physiology, lo tituló “La nariz que parece una mano pero hace el trabajo de los ojos”. Razones tuvo para ello.

La característica más genuína de Condylura cristata es, por supuesto, su nariz. Está provista de 22 tentáculos móviles de color rosáceo, y esos tentáculos están plagados de unas estructuras sensoriales denominadas órganos de Eimer, cada uno de los cuales contiene tres tipos diferentes de receptores. Los órganos de Eimer se encuentran también en otros topos y, de hecho, fueron descritos por primera vez en 1871 en el topo europeo por su descubridor, el alemán Theodor Eimer. En el topo de nariz estrellada los órganos de Eimer se encuentran en altísimas densidades: en la superficie de la estrella, que no alcanza el centímetro cuadrado, hay del orden de 25.000 órganos de Eimer y ligados a ellos, más de 100.000 fibras nerviosas. Ese extraordinario grado de inervación hace que la nariz sea ultrasensible.

A pesar de ser un animal ciego, pero gracias a esa nariz tan portentosa, el topo es muy hábil cazando presas pequeñas. Y lo cierto es que falta le hace, ya que debido a su pequeño tamaño tiene una tasa metabólica muy alta y por ello, grandes necesidades de alimento, como ocurre con el resto de los topos. Además, esas necesidades son mayores en invierno, para poder hacer frente a las demandas que impone el mantenimiento de la temperatura corporal bajo condiciones ambientales muy frías. Se ha calculado que consumen diariamente una cantidad de alimento que equivale a su propia masa corporal. Para ello, además de las lombrices del suelo, han de recurrir a los pequeños invertebrados y larvas de insectos que se encuentran en los lodazales propios de las zona húmedas en las que viven.

En esa tarea de búsqueda de presas, la nariz estrellada cumple una función esencial. Contra lo que sugiere su nombre, la nariz no es un órgano olfatorio, ni tampoco una mano o pie auxiliar, sino el órgano táctil más asombroso que se conoce. Cuando se encuentra en plena faena, los movimientos de los tentáculos son tan rápidos que no se distinguen con claridad. Del mismo modo que nosotros exploramos el entorno con nuestros ojos, el topo mueve su estrella de forma constante para detectar todo lo que hay en su proximidad inmediata. Toca y examina doce puntos del espacio por segundo, y valora lo que detecta; la decisión definitiva con respecto a si merece ser ingerido o no, la realiza tras utilizar los tentáculos pequeños que se hallan más próximos a la boca. Probablemente no hay un animal más rápido ingiriendo las presas que atrapa, ya que puede tragar una presa viva cada 120 milisegundos. El encéfalo del topo de nariz estrellada no necesita más de 8 milisegundos para decidir si algo es comestible o no. Ese tiempo está en el límite que determina la velocidad máxima de conducción del impulso nervioso o, dicho de otra forma: es imposible hacerlo más rápido!

Cuando un animal permanece inactivo largo tiempo, lo normal es que sus músculos se acaben atrofiando. Y con el sistema digestivo pasa algo parecido. Como vimos aquí, el aparato digestivo de la reinita rayada se atrofia durante la migración, de manera que la energía que ahorra de esa forma la puede dedicar al vuelo. Esos estados de atrofia ayudan a ahorrar recursos, pero también tienen sus contrapartidas, ya que cuando retornan las condiciones ambientales favorables o, en el caso de las aves migradoras, cuando finaliza su viaje, no pueden utilizarse los músculos, en un caso, o el sistema digestivo, en el otro; necesitan un cierto tiempo para restablecer totalmente su funcionalidad.

Hay una rana con la que no se cumple eso; se trata de la rana australiana Cyclorana alboguttata. Vive en zonas muy áridas, y pasa la mayor parte del tiempo dentro de una especie de capullo protegido por una cubierta de barro. Emerge del capullo cuando llegan las lluvias de verano, pero como en algunos veranos no llega a llover, pueden pasar meses e incluso más de un año dentro del capullo en estado de estivación.

Cuando llega la lluvia se encuentra en perfectas condiciones para moverse y para alimentarse, puesto que así lo hace con total normalidad. Al parecer, gracias a mecanismos que se desconocen, la actividad de las células musculares y digestivas se mantiene relativamente alta durante la estivación y lo sorprendente es que ello no conlleva excesiva actividad metabólica ni, en consecuencia, excesivo gasto energético. De hecho, el metabolismo se reduce en el momento en que empieza la estivación y en cuestión de pocas semanas baja hasta llegar a ser el 20% del valor correspondiente al modo de vida activo de las ranas. Hay que tener en cuenta, además, que incluso ese valor es, de suyo, relativamente bajo. Es evidente que la actividad metabólica de esas células es de una gran eficiencia, puesto que son capaces de desempeñar sus funciones utilizando muy poco oxígeno y muy poca energía. Como he señalado antes, se desconocen los mecanismos que permiten esa altísima eficiencia metabólica, pero parece ser que están relacionados con unas especiales características del metabolismo mitocondrial.

Sea cual sea el mecanismo metabólico implicado, la cuestión que me interesa subrayar ahora es otra. Tras las lluvias, las ranas salen de los capullos, y han de comer, engordar y reproducirse, y han de hacerlo en un periodo muy breve de tiempo, ya que solo disponen de unas pocas semanas para ello. Por esa razón, es crucial salir del estado de estivación en un tiempo breve, el mínimo posible, pues disponen de poquísimo tiempo para, aprovechando las condiciones favorables, completar un ciclo de vida completo. Por eso es tan importante que el estado de estivación no conlleve atrofia, pues la recuperación del estado normal requeriría demasiado tiempo. Las ranas del género Cyclorana han de completar su ciclo vital en un tiempo record. Para ellas el tiempo es oro.

En cierto modo es sorprendente que los colibríes no se enevenen con agua. Esa afirmación puede resultar sorprendente, dado que casi nadie sabe que es posible envenenarse de esa forma, pero lo cierto es que la hiperhidratación, -así se denomina técnicamente el envenenamiento con agua-, es el mal que sufren los animales que beben agua en exceso. Y es un peligroso mal.

También pueden sufrir hiperhidratación los seres humanos, aunque suele ser la consecuencia, directa o indirecta, de alguna enfermedad. Por ejemplo, aunque resulte paradójico, la gastroenteritis puede provocarla. Si por culpa de la gran pérdida de líquido provocada por una gastroenteritis se bebe una excesiva cantidad de agua, puede ocurrir que se produzca un descenso significativo, y peligroso, de la concentración de sales del medio interno. Eso puede ocurrir porque cuando se pierden líquidos, también se pierden también sales y, sin embargo, cuando se bebe agua para recuperar el estado normal de hidratación, ese agua prácticamente no contiene sales, con lo que en el balance final el resultado neto es neutro en lo que al agua se refiere, pero es negativo con respecto a las sales. Se han dado casos de deportistas que han perdido la vida por esa causa en plena competición, por no haber repuesto, junto con el agua, las sales perdidas. Y se cree que Andy Warhol, que falleció como consecuencia de una arritmia cardiaca, pudo verse afectado por un episodio de envenenamiento con agua, puesto que al practicársele la autopsia se observaron síntomas de hiperhidratación.

La función cerebral es la que en mayor medida puede verse afectada por la hiperhidratación, puesto que si el medio interno se diluye en exceso, se puede producir un desequilibrio muy peligroso en el balance de electrolitos entre el líquido intersticial que baña las neuronas (medio interno) y el plasma neuronal. Es imprescindible que se mantenga ese equilibrio de electrolitos para que los impulsos nerviosos puedan generarse y propagarse con normalidad.

En la naturaleza no son muchos los animales expuestos a un riesgo como ese. Los anfibios podrían encontrarse en esa situación, ya que su piel es muy permeable y su medio interno tiene una concentración de sales más alta que el agua en que viven; pero eliminan el agua que entra en su organismo produciendo grandes volúmenes de orina. La orina de los anfibios, además, es muy diluida, casi no contiene sales, puesto que el riñón es muy eficaz recuperándolas. Los peces teleósteos de agua dulce también podrían envenenarse de ese modo si no fueran capaces de evitar la invasión de agua en sus tejidos, pero sus tres barreras contra la dilución son muy eficaces[1].

También los colibríes, debido a su modo de alimentación, han de hacer frente a un problema similar. No es un problema menor, ni mucho menos, puesto que la entrada de agua en sus organismos es incluso mayor que la que experimentan los anfibios. El néctar, su principal alimento, es una disolución acuosa de azúcar, por lo que, dado el pequeño tamaño de estas aves, en poco tiempo se ven obligados a ingerir enormes volúmenes de líquido: en doce horas ingieren una cantidad de néctar que equivale a entre cinco y quince veces su propia masa corporal, y eso significa que han de incorporar mucha agua.

En un principio se pensaba que el intestino del colibrí sólo absorbe una pequeña fracción del agua ingerida. Eso es, de hecho, lo que hacen las aves de la familia Nectariniidae, que como su propio nombre indica, también se alimentan de néctar. Pero los colibríes son diferentes, puesto que absorben un 80% del agua ingerida, y eso quiere decir que sus riñones han de expulsar la mayor parte de ella. Son riñones muy eficaces, y muy flexibles además, puesto que la mayor parte del trabajo deben hacerlo de día, ya que en la noche el colibrí entra en una especie de letargo y los riñones dejan prácticamente de trabajar.

El del exceso de agua no es un problema menor para los colibríes, porque por eficaces que sean, los riñones tienen sus límites. Es más, es muy posible que sea esa la razón por la que vivan en zonas cálidas. En los lugares fríos los animales homeotermos pierden más calor y a consecuencia de ello, han de comer más que en los lugares cálidos; por eso, un colibrí, si viviera en un lugar frío, tendría que comer más, y ello supondría un gran problema, puesto que los riñones se verían obligados a procesar mayores volúmenes de agua. De hecho, los colibríes expuestos a temperaturas frías pierden peso, ya que por culpa del exceso de agua no pueden ingerir todo el néctar que hubiesen necesitado.

Como he señalado antes, es diferente el comportamiento de los miembros de la familia Nectariniidae: no absorben todo el agua ingerida, ya que pueden llegar a descartar hasta el 60%. Se desconoce el mecanismo que les permite comportarse de ese modo, pero sabemos que es absolutamente necesario para ellos, dado que los lugares en los que viven experimentan a menudo bajas temperaturas.

La vida se presenta en ocasiones en forma de un nudo enredado: tres factores, -tamaño, temperatura, y modo de alimentación-, condicionan la distribución geográfica de los colibríes, y lo hacen de una forma verdaderamente enrevesada.

Referencia: C. Martínez del Rio, J. E. Schondube, T. J. McWhorter, y L. G. Herrera (2001): Intake Responses in Nectar Feeding Birds: Digestive and Metabolic Causes, Osmoregulatory Consequences, and Coevolutionary Effects; American Zoologist 41 (4): 902-915.


[1] La primera barrera es la piel impermeable; la segunda barrera la conforman la alta producción de orina y su baja concentración de sales; y la recuperación extrarrenal de sales constituye la tercera barrera. Es esta última la que de hecho evita la hiperhidratación, puesto que es el mecanismo que de forma específica opera con ese fin.

Vive en Cuba. Puede volar a 50 km/h. También es capaz, como los insectos, de volar hacia atrás; ninguna otra ave puede hacer eso. Bate sus alas a frecuencias que pueden ir desde 12 hasta 90 batidos por minuto; en realidad, parece más un insecto que un pájaro. Su nido tiene 3 cm de diámetro. Y no llega a los 2 g de masa. Se llama Mellisuga helenae, aunque en español se le llama pájaro mosca o zunzuncito. Es un colibrí, el colibrí más pequeño que hay. Hay otros muchos colibrís y todos son de muy pequeño tamaño. Pero ninguno es más pequeño que el zunzuncito.

Al ser tan pequeños y al realizar una actividad física tan intensa, el metabolismo de los colibríes es el más alto de entre los animales homeotermos, y su tasa metabólica es la más alta o una de las más altas del reino animal[1]. Por esa razón, sus necesidades de oxígeno son también muy elevadas, así como la frecuencia a la que late su corazón. La frecuencia cardiaca más alta que se ha medido jamás es de 1.260 latidos/minuto. Las necesidades de energía de los colibríes son también altísimas, pues de otra forma no podrían satisfacer las elevadas demandas metabólicas que genera la gran actividad que desarrollan. Por ello, han de comer mucho, y de hecho, teniendo en cuenta su tamaño, los colibríes son los animales que más comen.

Por otra parte, es tan alta la demanda energética de estas minúsculas aves que de noche, cuando no vuelan y no pueden alimentarse, reducen la actividad renal, la frecuencia cardiaca[2] y la temperatura corporal, de manera que disminuye de forma significativa su gasto metabólico. No debe olvidarse que al tratarse de unos animales tan pequeños, su metabolismo basal es también muy alto[3]. Así pues, en la noche entran en una especie de letargo, una situación similar, salvando las distancias temporales, a la de los mamíferos que hibernan durante los meses de invierno.

Los colibríes se alimentan, principalmente, de néctar, aunque de vez en cuando ingieren algún insecto para satisfacer sus necesidades de proteínas y de sales. El néctar es una fuente de glúcidos, pero la concentración de azúcar en el néctar de algunas flores es muy reducida. Por esa razón, para satisfacer sus necesidades energéticas, en ocasiones han de consumir importantes volúmenes de néctar y lo han de hacer con frecuencia. Los pájaros mosca, por ejemplo, llegan a visitar hasta 1.500 flores en un solo día, y eso que no dedican más de cinco horas diarias a extraer el néctar de las flores. Como consecuencia de una tarea tan intensa, aunque limitada en el tiempo, consiguen cada día una cantidad de alimento equivalente a su masa corporal, pero claro, dado que se trata de un alimento tan diluido, eso significa que han de ingerir una masa de néctar que es entre cinco y quince veces mayor.

Es verdaderamente ardua la tarea que le supone a un colibrí el poder alimentarse cada día, ¡y todo por ser tan pequeño!


[1] Es posible que la tasa metabólica de algún insecto volador sea más alta que la de los colibríes.

[2] Reducen la frecuencia cardiaca hasta 1-3 latidos/minuto.

[3] Ver la entrada titulada “El extraordinario corazón de la musaraña etrusca”.

El embrión con su color verde

La salamandra solar no es una salamandra con aspecto o forma de sol. Es el sobrenombre que han dado al primer vertebrado conocido capaz de utilizar la energía solar para nutrirse. Se trata de la salamandra moteada Ambystoma maculatum.

Ryan Kerney, de la Dalhousie University (Halifax, Nova Scotia, Canadá) presentó, en el Ninth International Congress of Vertebrate Morphology celebrado en julio de 2010, los resultados de la investigación en la que da cuenta de ese hallazgo[1]. El joven investigador realizó el descubrimiento mientras observaba embriones de salamandra moteada que se desarrollaban en el interior de sus características cápsulas de color esmeralda; trabajando con un sistema que había sido sobradamente estudiado en las décadas anteriores se percató de que algo extraño ocurría allí.

Se sabía de tiempo atrás que las que daban el color verde a la cápsula viscosa que protege al embrión eran algas unicelulares de la especie Oophila amblystomatis. Y se aceptaba que entre ambos organismos existía una relación de mutualismo: las hembras de Ambystoma ponen los huevos en el agua, y se creía que los restos nitrogenados del metabolismo del embrión eran utilizados por las microalgas como fuente de nitrógeno y que el embrión utilizaba el oxígeno que resultaba de la actividad fotosintética de aquéllas. Y en efecto, eso es lo que ocurre, pero no del modo en que se pensaba. Se creía que las microalgas que participan en esa relación son las que hay en el entorno y, sin embargo, de acuerdo con el descubrimiento realizado por Ryan Kerney, las microalgas también se encuentran en el interior de las células del embrión, en las de todo el cuerpo además. Y hay razones para pensar que las células utilizan directamente los carbohidratos y el oxígeno que, fotosíntesis mediante, producen las algas que albergan. Al parecer, imégenes obtenidas mediante microscopía electrónica muestran que las algas se encuentran rodeadas por numerosas mitocondrias.

La salamandra

Como se ha explicado en artículos anteriores (El limaco solar o La almeja antropófaga), ya se conocían varias relaciones simbióticas de este estilo en invertebrados, pero hasta ahora no se había encontrado nada similar en vertebrados. De hecho, dada la capacidad de los sistemas inmunes de los vertebrados para detectar y destruir los materiales biológicos extraños a sí mismos, se pensaba que era imposible que progresasen organismos autótrofos (como las microalgas) en el interior de células animales. Pero como ocurre en numerosas ocasiones, se trataba de una creencia errónea, ya que en este caso o bien el sistema inmune del embrión se suspende o “apaga”, o las microlagas han encontrado la forma de engañarlo.

Tras el hallazgo de la relación simbiótica entre Oophila y Ambistoma no cabe descartar que pueda haber relaciones similares en otros anfibios. Por esa razón se ha abordado un estudio sistemático de otras salamandras para saber si se trata de un fenómeno más general o si, por el contrario, la relaciónn descubierta por Ryan Kerney constituye una excepción. Por otra parte, también ha provocado un gran interés el procedimiento por el que las microalgas llegan y se introducen en el interior de los embriones. Y por otra parte, se han encontrado algas en los oviductos de las hembras adultas de la salamandra, por lo que podría ocurrir que las microalgas fuesen un “regalo” a sus descendientes.


[1] Anna Petherick (2010): “Salamander’s egg surprise” Nature 466: 675; doi: 10.1038/466675a