Los tiburones, rayas y patines pueden cazar presas escondidas en el fondo arenoso del mar al "escuchar" rastros débiles de bioelectricidad; literalmente pueden sentir los latidos del corazón de su presa. La anatomía básica de los órganos electro-sensoriales que logran esta hazañase conoce desde hace décadas, pero los mecanismos biológicos cómo las células electrosensoriales captan débiles signos eléctricos de la vida siguen siendo un enigma.
Ahora, en un nuevo estudio publicado en línea en Naturaleza , los investigadores de la Universidad de California en San Francisco han descifrado el misterio del órgano electrosensorial de Leucoraja erinacea, comúnmente llamado el pequeño patín, en una serie de experimentos que rastrearon los mecanismos de electrosensión desde los genes hasta la fisiología celular y el comportamiento.
"Los patines y los tiburones tienen algunos de los electrorreceptores más sensibles del mundo animal", dijo David Julius, PhD, profesor y director de fisiología de la UCSF y autor principal del nuevo estudio. "Comprender cómo funciona esto es como entender cómo las proteínasen el sentido de la luz del ojo: nos da una idea de un mundo sensorial completamente nuevo "
En su estudio, los investigadores aislaron primero las células electrosensoriales de los órganos ampulares de patines, que median la electrosensión, y luego realizaron grabaciones sensibles que revelaron dos corrientes iónicas: una corriente de calcio sensible al voltaje que admite iones de calcio en la célula en respuesta a la electricidadLas perturbaciones y una corriente de potasio sensible al calcio altera las propiedades eléctricas normales de la célula. Estas corrientes interactúan entre sí para establecer una oscilación eléctrica en las membranas de las células que es exquisitamente sensible a las perturbaciones eléctricas externas. Esta oscilación actúa casi como un amplificadorpara permitir que el patín detecte las pequeñas perturbaciones eléctricas producidas por el campo eléctrico de un organismo de presa.
Los experimentos de expresión génica, que requerían que los investigadores anotaran funcionalmente el genoma del patín, confirmaron la identidad de dos subtipos particulares de canales de calcio y potasio llamados canales CaV1.3 y BK respectivamente con características únicas que permiten la percepción electrosensorial de los patinesEn un experimento, los investigadores agregaron mutaciones dirigidas a genes de canales iónicos similares del genoma de la rata para que se parecieran más a los canales de los patines: los experimentos en platos de laboratorio mostraron que estos cambios conferían propiedades eléctricas a los canales de las ratas que los hacían funcionar como esosde células electrosensoriales de skate.
Finalmente, los investigadores demostraron la importancia conductual de estos canales para la electrosensión de patines: colocaron patines vivos en tanques con una fuente eléctrica oculta debajo de una capa de arena y demostraron que mientras los patines normales pasaban gran parte de su tiempo orientándose e investigando el cuadrantedel tanque con la señal eléctrica oculta, los patines con estos canales de iones clave bloqueados por drogas parecían ignorar la comida simulada a solo unos centímetros de distancia.
Los hallazgos no solo revelan nuevas ideas sobre cómo los patines y los tiburones encuentran sus cenas, sino que podrían revelar nueva información sobre nuestra propia biología, dicen los investigadores. Notablemente, el sistema electrosensorial del patín está evolutivamente relacionado con el sistema auditivo de los mamíferos, y haymuchas similitudes entre los órganos electrosensoriales del patín y las "células ciliadas" del oído interno responsables de la audición sensible en los mamíferos.
"Las versiones de los mismos canales iónicos con propiedades eléctricas sutilmente diferentes son igualmente importantes en nuestros oídos", dijo Nicholas Bellono, PhD, investigador postdoctoral en el laboratorio Julius y co-autor principal del nuevo estudio. "Entonces, comprender exactamente cómopequeñas diferencias en estos canales afectan la función eléctrica podrían ser importantes para comprender mejor el sistema auditivo ".
Duncan Leitch, PhD, investigador postdoctoral en el laboratorio Julius y otro coautor del artículo, agregó: "La electrosensión también ha evolucionado varias veces en el árbol de la vida, por lo que será muy interesante ver cómo otras especies hanresolvió el mismo problema. Este estudio abre la puerta a la comprensión de la biología y la evolución de la sensación eléctrica en el reino animal de manera mucho más amplia ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de California - San Francisco . Original escrito por Nicholas Weiler. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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