En 1855, el zoólogo ruso Alexander Theodorowitsch von Middendorff escribió lo siguiente en referencia a las aves migratorias: ‘… similar a la aguja magnética de los barcos, estos navegantes del aire poseen un sensor magnético interno, que podría estar ligado a los flujos galvano-magnéticos’. Sin embargo, no fue hasta unos 100 años después que F. Merkel y W. Wiltschko mostraron la primera evidencia indiscutible de esta conexión, al lograr modificar la migración del Robin europeo (Erithacus rubecula) mediante campos magnéticos artificiales.
Experimentos y teorías
De allá para acá se han llevado a cabo múltiples investigaciones no sólo en aves; también en abejas, hormigas, bacterias, mamíferos y especies marinas como tortugas, anguilas, langostas, salmón, truchas y el tiburón cabeza de martillo. Con este fin se han sujetado imanes permanentes a peces y aves, o se los ha expuesto a campos artificiales, o se ha eliminado el supuesto sensor magnético del animal mediante cirugía o anestesia. También se ha investigado la influencia de los campos en las plantas, aunque con mucha menor intensidad.
Las hipótesis y modelos más comunes para tratar de explicar cómo funciona la magnetorrecepciónse basan: 1) en la presencia de magnetita, detectada en diversos animales y 2) en la actividad de los criptocromos, proteínas con propiedades fotoquímicas, que se encuentran presentes en prácticamente toda la vida animal y vegetal. Se pueden hallar tanto en los ojos de las aves como en la corteza de algunas plantas. Algunos de sus componentes (cromóforos) son capaces de absorber la luz azul.
Según el modelo del criptocromo, la luz incidente crea un par de radicales en los que existe una asociación entre los espines de los electrones no pareados; el mecanismo se conoce como RPM, del inglés Radical Pair Mechanism. Este modelo considera que el campo magnético puede modificar la relación entre esos espines (paralela o anti-paralela), lo que a su vez regula el tiempo de activación del criptocromo y posibilita su detección.
La presencia de los criptocromos afectaría la sensibilidad de la retina en el ojo del animal, permitiendo que éste pueda ‘ver’ el campo magnético. No obstante, reportes recientes cuestionan estas hipótesis, a causa de una larga cadena de contradicciones entre los ensayos de laboratorio − in vitro ‒ con los ensayos in vivo realizados directamente con los animales.
Bacterias magnetotácticas
Un organismo unicelular donde la magnetorrecepción se ha comprobado sin lugar a dudas es la bacteria Aquaspirillum magnetotacticum. Su magnetismo se descubrió por casualidad en 1975 cuando se estudiaba en un laboratorio por otras razones. Al observarlas al microscopio se encontró que cuando se acercaba un imán al portamuestras, las bacterias se dirigían hacia el polo norte del imán (eran bacterias recogidas en el hemisferio norte). Al profundizar se comprobó que estas bacterias producen pequeños imanes de magnetita o magnetosomas, y de alguna manera ordenan los pequeños imanes para construir imanes mucho más largos y potentes. Cuando las bacterias están en su medio natural, se alinean paralelas a las líneas de inducción del campo magnético terrestre. En el hemisferio norte se orientan al norte, y en sur lo hacen hacia al sur. En el ecuador se encuentra una mezcla de bacterias tipo ‘norte’ y tipo ‘sur’.
¿Y por qué este comportamiento inusual? Pues porque son anaerobias;viven en regiones donde hay poco o ningún oxígeno. Y las líneas de inducción magnética sólo son paralelas a la superficie terrestre en el ecuador magnético; se inclinan al avanzar en la dirección norte o sur, hasta llegar a 90º en los polos, como se ve en la figura.
Como en un medio acuoso el nivel de oxígeno decrece a medida que se avanza en profundidad, las bacterias utilizan sus brújulas internas para dirigirse hacia lo más profundo, donde hay menos oxígeno.
Órganos magnetorreceptores
Las abejas poseen material magnético en la parte anterior del abdomen; también existe material magnético en la anguila, en los huesos del cráneo, en su columna vertebral y en la faja pectoral. En la cabeza y el cuello de las palomas mensajeras la magnetita se encuentra en estructuras visibles a simple vista (0,5 – 2 mm), entre la membrana que cubre el sistema nervioso central (duramadre) y el cráneo. También se ha encontrado magnetita en el delfín común del Pacífico o Delphinus delphis. Los tiburones, por el contrario, no acumulan magnetita; en su lugar poseen un complejo sistema de detección electromagnético disperso en su cabeza (ámpulas electrorreceptoras de Lorenzini).
Un caso que muestra un comportamiento complejo de magnetorrecepción es el de la langosta del caribe Panulirus argus. En una investigación una investigación realizada sobre este tema, un lote de langostas capturado en Cayo Grassy, Florida, se trasladó en al cercano Cayo Largo. Allí las langostas, separadas en dos grupos y colocadas en jaulas, fueron expuestas por un tiempo a campos magnéticos que replicaban el geomagnetismo existente a 400 km al norte y al sur del sitio de captura, distancias que se sabe estos crustáceos no son capaces de recorrer (ver figura).
Al ser liberadas en un sitio cercano al de captura, las langostas comenzaron a trasladarse al norte y al sur, como si las hubieran liberado en los sitios simulados a 400 km, lo que indicó no sólo capacidad de orientación, sino también la existencia de cierta capacidad de memorizar la distribución geomagnética. En la figura, las flechas negras dentro de las circunferencias indican la dirección promedio del movimiento real de las langostas tras ser liberadas; las rojas indican la dirección en que deberían haberse trasladado.
Estado de las investigaciones
A pesar de la gran cantidad de estudios recientes sobre el tema, aún no existe una teoría bien fundamentada acerca de la orientación magnética en los animales; algunas de sus causas son las siguientes.
– Las personas no pueden percibir directamente el campo magnético terrestre, lo que sin dudas afecta su habilidad para diseñar experimentos exitosos, así como su capacidad para eliminar sesgos e informaciones erróneas.
– Pocas veces se toman en cuenta todas las características del campo geomagnético (polaridad, intensidad, declinación e inclinación).
– Los métodos electrofisiológicos usados en la neurobiología sensorial se ven muy limitados en relación a la orientación magnética, pues un estímulo magnético puede inducir voltajes y corrientes en un electrodo (ley de Faraday-Lenz), y alterar la evidencia.
– Como los campos magnéticos penetran los tejidos vivos, los magnetorreceptores podrían estar ubicados en cualquier lugar del cuerpo, y su tamaño puede ser nanométrico o aún menor
– No hay seguridad de si la magnetorrecepción se basa en un solo tipo de receptor o en un solo tipo de mecanismo. En los tiburones, por ejemplo, pudieran coexistir sensores eléctricos y magnéticos. Además, la adaptación a diversos medios (peces, aves, insectos, mamíferos) puede haber generado diferentes tipos de receptores y mecanismos.
– Una dificultad adicional es que pudieran coexistir diversas vías de orientación en un mismo animal: por ejemplo, un imán colocado en la cabeza de algunas aves perturba notablemente su orientación, pero sólo si no se le permite acceder a otras posibilidades de orientarse.
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