Según un nuevo estudio del Instituto de Ciencias de la Vida de la Universidad de Michigan, una especie de lombriz intestinal que se usa ampliamente en la investigación biológica puede detectar y responder al sonido, a pesar de no tener órganos similares a los de un oído.
Los hallazgos, que se publicarán el 22 de septiembre en la revista Neuron, ofrecen una nueva herramienta biológica para estudiar los mecanismos genéticos subyacentes al sentido del oído.
Los investigadores del laboratorio de Shawn Xu en el Instituto de Ciencias de la Vida han estado usando Caenorhabditis elegans para estudiar la biología sensorial durante más de 15 años. Cuando su laboratorio comenzó este trabajo, se pensaba que estos gusanos de un milímetro de largo solo tenían tres sentidos principales:tacto, olfato y gusto.
El laboratorio de Xu ha establecido desde entonces que los gusanos tienen la capacidad de sentir la luz, a pesar de no tener ojos, así como la capacidad de sentir su propia postura corporal durante el movimiento también conocido como el sentido de propiocepción.
"Solo faltaba un sentido primario más: la sensación auditiva o el oído", dijo Xu, profesor de investigación de LSI y autor principal del estudio. "Pero el oído es diferente a otros sentidos, que se encuentran ampliamente en otros filos de animales. Esen realidad, solo se ha descubierto en vertebrados y algunos artrópodos. Por lo tanto, se cree que la gran mayoría de las especies de invertebrados son insensibles al sonido ".
Los científicos descubrieron, sin embargo, que los gusanos respondían a los sonidos en el aire en el rango de 100 hercios a 5 kilohercios, un rango más amplio de lo que pueden sentir algunos vertebrados. Cuando se reproducía un tono en ese rango, los gusanos se alejaban rápidamente de la fuentedel sonido, lo que demuestra que no solo escuchan el tono, sino que perciben de dónde proviene.
Los investigadores realizaron varios experimentos para asegurarse de que los gusanos respondieran a las ondas sonoras transportadas por el aire, y no a las vibraciones en la superficie en la que descansaban los gusanos. En lugar de 'sentir' las vibraciones a través del sentido del tacto, Xu cree que los gusanos perciben estos tonos alactuando como una especie de cóclea de cuerpo entero, la cavidad en espiral llena de líquido en el oído interno de los vertebrados.
Los gusanos tienen dos tipos de neuronas sensoriales auditivas que están estrechamente conectadas a la piel de los gusanos. Cuando las ondas de sonido chocan contra la piel de los gusanos, hacen vibrar la piel, lo que a su vez puede hacer que el líquido dentro del gusano vibre en elDe la misma manera que el fluido vibra en una cóclea. Estas vibraciones activan las neuronas auditivas unidas a la piel de los gusanos, que luego traducen las vibraciones en impulsos nerviosos.
Y debido a que los dos tipos de neuronas están localizados en diferentes partes del cuerpo del gusano, el gusano puede detectar la fuente de sonido según las neuronas que se activan. Este sentido puede ayudar a los gusanos a detectar y evadir a sus depredadores, muchos de los cuales generan sonidos audiblesal cazar.
La investigación plantea la posibilidad de que otros animales sin orejas con un cuerpo blando como el gusano redondo C. elegans, como gusanos planos, lombrices de tierra y moluscos, también puedan sentir el sonido.
"Nuestro estudio muestra que no podemos simplemente asumir que los organismos que carecen de oídos no pueden sentir el sonido", dijo Xu, quien también es profesor de fisiología molecular e integrativa en la Facultad de Medicina de la UM.
Si bien el sentido auditivo de los gusanos tiene algunas similitudes con el funcionamiento del sistema auditivo en los vertebrados, esta nueva investigación revela diferencias importantes con respecto a cómo los vertebrados o los artrópodos perciben el sonido.
"Basándonos en estas diferencias, que existen hasta el nivel molecular, creemos que el sentido del oído probablemente ha evolucionado de forma independiente, varias veces en diferentes filos de animales", dijo Xu. "Sabíamos que la audición se ve muy diferente entre vertebrados y artrópodos.
"Ahora, con C. elegans, hemos encontrado otra vía diferente para esta función sensorial, lo que indica una evolución convergente. Esto contrasta fuertemente con la evolución de la visión, que, como propuso Charles Darwin, ocurrió bastante temprano y probablementesólo una vez con un antepasado común ".
Ahora que se han observado todos los sentidos principales en C. elegans, Xu y sus colegas planean profundizar en los mecanismos genéticos y la neurobiología que impulsan estas sensaciones.
"Esto abre un campo completamente nuevo para el estudio de la sensación auditiva y la mecanosensación en su conjunto", dijo. "Con esta nueva adición de sensación auditiva, ahora hemos establecido completamente que todos los sentidos primarios se encuentran en C. elegans, lo que haceellos un sistema modelo excepcional para el estudio de la biología sensorial. "
Los autores del estudio son: Adam Iliff, Can Wang, Elizabeth Ronan, Alison Hake, Yuling Guo, Xia Li, Xinxing Zhang, Maohua Zheng, Karl Grosh, R. Keith Duncan y XZ Shawn Xu de UM; y Jianfeng Liu de HuazhongUniversidad de Ciencia y Tecnología, China.
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