Cada otoño, las mariposas monarcas en Canadá y Estados Unidos giran sus alas moteadas de naranja, blanco y negro hacia el Río Grande y migran más de 2,000 millas al calor relativo del centro de México.
Este viaje, repetido instintivamente por generaciones de monarcas, continúa incluso cuando el número de monarcas se ha desplomado debido a la pérdida de su única fuente de alimento para larvas: algodoncillo. Pero en medio de esta triste noticia, un equipo de investigación cree que han descifrado el secreto de lo interno, brújula genéticamente codificada que los monarcas usan para determinar la dirección - suroeste - deben volar cada otoño.
"Su brújula integra dos piezas de información, la hora del día y la posición del sol en el horizonte, para encontrar la dirección sur", dijo Eli Shlizerman, profesor asistente de la Universidad de Washington.
Si bien la naturaleza de la capacidad de la mariposa monarca para integrar la hora del día y la ubicación del sol en el cielo se conocen de investigaciones anteriores, los científicos nunca han entendido cómo el cerebro del monarca recibe y procesa esta información. Shlizerman, quien tiene citas conjuntas enel Departamento de Matemática Aplicada y el Departamento de Ingeniería Eléctrica, se asociaron con colegas de la Universidad de Michigan y la Universidad de Massachusetts para modelar cómo se organiza la brújula del monarca dentro de su cerebro.
"Queríamos entender cómo el monarca está procesando estos diferentes tipos de información para producir este comportamiento constante, volando hacia el suroeste cada otoño", dijo Shlizerman, autor principal del artículo reciente del equipo en la revista Informes de celda .
Las monarcas usan sus ojos grandes y complejos para controlar la posición del sol en el cielo. Pero la posición del sol no es suficiente para determinar la dirección. Cada mariposa también debe combinar esa información con la hora del día para saber a dónde ir. Afortunadamente, comola mayoría de los animales, incluidos los humanos, las monarcas poseen un reloj interno basado en la expresión rítmica de genes clave. Este reloj mantiene un patrón diario de fisiología y comportamiento. En la mariposa monarca, el reloj se centra en las antenas, y su información viaja a través de las neuronas parael cerebro.
Los biólogos han estudiado previamente los patrones rítmicos en antenas monarca que controlan el reloj interno, así como también cómo sus ojos compuestos descifran la posición del sol en el cielo. Los colaboradores de Shlizerman, incluido Steven Reppert en la Universidad de Massachusetts, registraron señales de los nervios de las antenasen las monarcas, ya que transmitían información del reloj al cerebro, así como información luminosa de los ojos.
"Creamos un modelo que incorporaba esta información: cómo las antenas y los ojos envían esta información al cerebro", dijo Shlizerman. "Nuestro objetivo era modelar qué tipo de mecanismo de control funcionaría dentro del cerebro, y luegopreguntó si nuestro modelo podría garantizar una navegación sostenida en dirección suroeste "
En su modelo, dos mecanismos neuronales, uno inhibitorio y otro excitador, controlaban las señales de los genes del reloj en las antenas. Su modelo tenía un sistema similar para discernir la posición del sol en función de las señales de los ojos. El equilibrio entreestos mecanismos de control ayudarían al cerebro monarca a descifrar en qué dirección estaba el suroeste.
Según su modelo, también parece que durante las correcciones del curso los monarcas no solo hacen el giro más corto para volver a la ruta. Su modelo incluye una característica única: un punto de separación que controlaría si el monarca giraba a la derecha o izquierdadirígete en dirección suroeste.
"La ubicación de este punto en el campo visual de la mariposa monarca cambia a lo largo del día", dijo Shlizerman. "Y nuestro modelo predice que el monarca no cruzará este punto cuando haga una corrección de rumbo para regresar al suroeste".
Según sus simulaciones, si un monarca se desvía debido a una ráfaga de viento u objeto en su camino, girará en cualquier dirección que no requiera que cruce el punto de separación.
Estudios adicionales tendrían que confirmar si el modelo de los investigadores es consistente con la anatomía, la fisiología y el comportamiento del cerebro de la mariposa monarca. Hasta ahora, aspectos de su modelo, como el punto de separación, parecen consistentes con los comportamientos observados.
"En experimentos con monarcas en diferentes momentos del día, ves ocasiones en las que sus turnos en las correcciones del curso son inusualmente largos, lentos o serpenteantes", dijo Shlizerman. "Estos podrían ser casos en los que no pueden hacer un turno más cortoporque requeriría cruzar el punto de separación "
Su modelo sugiere una explicación simple de por qué las mariposas monarcas pueden revertir el curso en la primavera y regresar al noreste a los Estados Unidos y Canadá. Los cuatro mecanismos neuronales que transmiten información sobre el reloj y la posición del sol simplemente necesitarían invertir la dirección.
"Y cuando eso sucede, su brújula apunta al noreste en lugar del suroeste", dijo Shlizerman. "Es un sistema simple y robusto para explicar cómo estas mariposas, generación tras generación, hacen esta migración notable".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Washington . Original escrito por James Urton. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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