En la primavera, cuando las temperaturas del agua comienzan a aumentar, las truchas arcoiris que han pasado varios años en el mar viajando cientos de millas desde su hogar logran, sin mapas ni GPS, encontrar el camino de regreso a los ríos y arroyos donde nacieron para desovar.
En un estudio publicado el 26 de abril de 2017 en Letras de biología , los investigadores han identificado genes que permiten a los peces realizar esta extraordinaria hazaña con la ayuda del campo magnético de la Tierra.
Generado por el flujo de metal fundido en su núcleo, el campo magnético de la Tierra varía de apenas 25 microteslas cerca del ecuador a 65 microteslas hacia los polos, lo que lo hace más de cien veces más débil que un imán de refrigerador.
Diversas especies de animales pueden detectar tales campos magnéticos débiles y usarlos para navegar. Identificado por primera vez en las aves en la década de 1960, este sentido, llamado magnetorecepción, se ha documentado desde entonces en animales que van desde abejas y salamandras hasta tortugas marinas.
Pero a pesar de más de medio siglo de investigación, la maquinaria molecular y celular subyacente sigue siendo un misterio.
Para determinar la base genética, el asociado postdoctoral de la Universidad de Duke Bob Fitak y el profesor de biología Sönke Johnsen y sus colegas investigaron los cambios en la expresión génica que tienen lugar en el genoma de la trucha arcoíris cuando se altera el sentido magnético del animal.
En un acuario del sótano en el campus de Duke, recogieron aleatoriamente un pez a la vez de un tanque en un pequeño recipiente de retención, y colocaron el recipiente dentro de una bobina de alambre. La bobina se conectó a un condensador, que descargó uncorriente eléctrica para crear un pulso magnético de una fracción de segundo dentro de la bobina, aproximadamente 10 veces más débil que el campo magnético generado por una máquina de resonancia magnética en un hospital.
A continuación, los investigadores secuenciaron todas las lecturas de genes, o transcripciones de ARN, presentes en los cerebros de 10 peces tratados y 10 controles para averiguar qué genes se activaban y desactivaban en respuesta al pulso magnético.
Interrumpir la brújula interna del pez con el pulso magnético provocó cambios en 181 de los aproximadamente 40,000 genes que examinaron.
Notablemente, los cerebros de los peces tratados mostraron una mayor expresión de genes involucrados en la fabricación de ferritina, una proteína que almacena y transporta hierro dentro de las células. Los peces tratados también mostraron cambios en los genes involucrados en el desarrollo del nervio óptico.
"Los resultados sugieren que el sistema de detección se basa en hierro que puede estar conectado con o dentro de los ojos", dijo Johnsen.
Los hallazgos son consistentes con la idea, propuesta por primera vez hace casi 40 años, de que los animales tienen pequeñas partículas magnéticas de un compuesto que contiene hierro llamado magnetita en sus cuerpos. Se cree que las partículas de magnetita actúan como agujas de una brújula microscópica, transmitiendo información ael sistema nervioso al tensar o torcer los receptores en las células mientras intentan alinearse con el campo magnético de la Tierra.
"Puedes pensar en ellos como mini imanes que las células del cuerpo pueden sentir", dijo Fitak.
Se ha encontrado magnetita en los picos de las aves, los cerebros de las tortugas marinas, las barrigas de las abejas melíferas y los conductos nasales de la trucha arcoiris. Otros estudios incluso han encontrado cantidades minúsculas de magnetita en el cerebro humano, pero investigaciones recientes sugieren que la mayoríade ello proviene de la contaminación del aire en lugar de ocurrir de forma natural, y no está claro si le dan a los humanos un sentido magnético subconsciente.
Los investigadores sospechan que la proteína ferritina que se une al hierro puede estar involucrada en la reparación cuando la brújula a base de magnetita del pez se altera o daña.
Luego planean hacer experimentos similares con otros tejidos, como la retina y especies adicionales que viven en el océano pero viajan a sus zonas de incubación de agua dulce cada primavera para desovar, como el sábalo americano.
"Los científicos no saben qué proteínas podrían estar involucradas en la magnetorecepción basada en magnetita, pero ahora tenemos algunos genes candidatos para trabajar", dijo Fitak.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Duke . Original escrito por Robin A. Smith. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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