Descubren por vez primera en un animal un detector del campo magnético terrestre

La orientación por medio del campo magnético terrestre es una técnica que comparten diversas especies, en su mayoría migratorias, como un gran número de aves, tortugas marinas, o lobos. Aunque la comunidad científica ya descubrió este hecho a mediados del pasado siglo, se desconocía el mecanismo exacto con el que funcionaba este método de orientación.

Desde que se descubriera, la magnetorrecepción ha sido una de las grandes incógnitas de los biólogos dedicados al estudio del reino animal. Diversos estudios, casi siempre planteados sobre grupos de aves, descartaron sistemáticamente las hipótesis que surgían, como la de que las células sensoriales se encontraban en el pico de los pájaros, aunque sí se pudieron averiguar los efectos adversos de la tecnología sobre este mecanismo de supervivencia.

Ahora, un grupo de investigadores de la Universidad de Texas en Austin (EEUU) han localizado por vez primera el único misterio que quedaba por desentrañar: el sensor concreto que un animal utiliza para detectar el campo magnético. Y no lo han hecho en aves, sino en una especie de nematodo –un gusano redondo– conocido como Caenorhabditis elegans.

Una característica compartida en los animales

Jon Pierce-Shimomura, profesor ayudante de Neurociencia en la Facultad de Ciencias Naturales de la universidad, y miembro del equipo de investigación, afirma que “nadie sospechaba que los gusanos podían detectar el campo magnético terrestre”, porque el descubrimiento y el avance en los estudios sobre magnetorrecepción no solo es una victoria, sino también “una gran sorpresa”.

Quizá por ello el estudio, que se publica hoy en la revista eLife, cobra mayor relevancia. Pierce-Shimomura confía en que “animales más vistosos, como mariposas o pájaros, podrían usar estas mismas moléculas”, con lo que el sensor sería compartido por una multitud de especies diferentes.

Es la misma opinión que comparte Andrés Vidal-Gadea, investigador postdoctoral de la misma Facultad de Ciencias Naturales, y autor principal del estudio, que se muestra fascinado por “la posibilidad de que la magnetorrecepción sea algo habitual entre los organismos que viven en el suelo”.

Cambios de orientación según la procedencia

Es precisamente la naturaleza de esos organismos la que llevó de manera indirecta a realizar el estudio, pues los C. elegans no se estaban utilizando para este, sino para investigaciones sobre el Alzheimer y la adicción.

Fue entonces cuando los investigadores descubrieron que la tendencia natural de los gusanos hambrientos de moverse hacia abajo para buscar comida se invertía cuando los ejemplares procedían de otros lugares del mundo.

Al realizar las observaciones, los gusanos procedentes de Inglaterra, Hawaii o Australia, se movían en los tubos en que estaban encerrados en la dirección que habría correspondido a “abajo” en sus lugares de procedencia (que, en el caso de los gusanos australianos, por ejemplo, era hacia arriba).

Los investigadores pronto comprendieron que la conducta se debía a las diferencias de orientación del campo magnético en distintos puntos de la Tierra, y lo confirmaron al realizar cambios en el campo magnético del laboratorio, que llevó a un comportamiento de los gusanos diferente.
 
Último paso de un largo proceso

Investigando este comportamiento, los autores del estudio descubrieron cambios en la actividad neuronal de los gusanos, guiados por las observaciones anteriores en que éstos habían detectado cambios en la humedad. Finalmente, descubrieron que los cambios se producían en la neurona AFD, que se activaba también al medir niveles de dióxido de carbono y temperatura. Al final de esta neurona existe una estructura sensorial de una escala nanométrica, con forma de antena de televisión, y es ahí donde se produce la magnetorrecepción.

Con el descubrimiento de estos sensores, se cierra el proceso de investigación en torno a la capacidad magnetorreceptora de los animales. En 2012 en la Escuela de Medicina de Baylor ya habían descubierto las células neuronales que procesaban este tipo de información en el cerebro de las aves, y hace apenas unas semanas un equipo de investigadores de la Universidad de Tokio hizo público el desarrollo de un microscopio que medía las reacciones fotoquímicas en las células derivadas de esta actividad.

El estudio de la Universidad de Texas en Austin ha desvelado el punto donde comienza todo este proceso, el único que quedaba por desentrañar y, a priori, el más importante para entender los mecanismos de la magnetorrecepción. “Ha sido una competición muy dura para ver quién era el primero en encontrar esta neurona”, afirmaba Pierce-Shimomura, que concluye que solo resta comprobar si el mecanismo es compartido por otras especies. 

Referencia bibliográfica:

Andrés Vidal-Gadea, Kristi Ward, Celia Beron, Navid Ghorashian, Sertan Gokce, Joshua Russell, Nicholas Truong, Adhishri Parikh, Otilia Gadea, Adela Ben-Yakar, Jonathan Pierce-Shimomura. Magnetosensitive neurons mediate geomagnetic orientation in Caenorhabditis elegans. eLife (2015). DOI: 10.7554/eLife.07493.