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Quilo de Ciencia

El quilo, con “q” es el líquido formado en el duodeno (intestino delgado) por bilis, jugo pancreático y lípidos emulsionados resultado de la digestión de los alimentos ingeridos. En el podcast Quilo de Ciencia, realizado por el profesor Jorge Laborda, intentamos “digerir” para el oyente los kilos de ciencia que se generan cada semana y que se publican en las revistas especializadas de mayor impacto científico. Los temas son, por consiguiente variados, pero esperamos que siempre resulten interesantes, amenos, y, en todo caso, nunca indigestos.

Ministerio de Ciencia e Innovación

Fundación Española para la Ciencia y la Tecnología

Universidad de Castilla - La Mancha

La vista de lince de la cucaracha

Vista de lince de las cucarachas - Quilo de Ciencia podcast - CienciaEs.com

Es como si generara una foto pixel a pixel en su cerebro.

Los sistemas sensoriales son imprescindibles para que los animales puedan sobrevivir en su entorno y reproducirse. De hecho, la adaptación a un entorno ventajoso para alguna especie animal solo es posible mediante la modificación de sus sistemas sensoriales. Esta puede conducir bien a un cambio en la importancia que un determinado sentido adquiere en detrimento de otro, bien, al contrario, en la mejora del sentido al que el nuevo entorno exige una eficacia superior. Por ejemplo, gatos y linces ven muy bien en condiciones de escasa luminosidad y, a diferencia de los murciélagos, no han desarrollado un sentido alternativo para adaptarse a ella, sino que han mejorado su visión nocturna.

Aunque las capacidades de algunos vertebrados son sorprendentes, estas palidecen con frecuencia cuando las comparamos a las capacidades de los insectos, de los que sin duda uno de los más conocidos es la cucaracha. Al margen de ser una de las pocas especies de artrópodos que tiene dedicada una canción para ella sola, estos bichos tienen habilidades que ya quisieran para sí algunos superhéroes o supervillanos. Algunas especies de cucarachas pueden aguantar la respiración por más de 40 minutos, otras pueden sobrevivir a intensas dosis de radiación (de ahí que se diga que tras el holocausto nuclear las cucarachas sobrevivirían), pueden subsistir comiendo papel y pegamento, o vivir durante semanas sin cabeza, lo que, hoy en día, solo está al alcance de algunos partidos políticos.

Las cucarachas suelen habitar lugares muy oscuros y, cuando se ven amenazadas, escapan hacia la oscuridad, lo que les confiere una ventaja solo si son capaces de detectar bajos niveles de intensidad lumínica con alta eficiencia. En efecto, estudios previos al que voy a relatar aquí ya habían determinado que sus omatidios, es decir, los ojos simples que forman el ojo compuesto de muchos insectos, y también de las cucarachas, están adaptados para captar muy poca intensidad de luz.

Sin embargo, seguía sin conocerse cuál era el límite inferior de intensidad de luz que puede detectar cada omatidio de las cucarachas para formar una imagen. Investigadores de la Universidad de Oulu, en Finlandia, sin duda una de las universidades más cercanas al Polo Norte, abordan esta interesante cuestión y realizan un descubrimiento sorprendente.

Antes de explicar lo que descubren y cómo lo hacen, me gustaría detenerme un momento para defender este tipo de investigaciones, que pueden parecer frías y anodinas a muchos. Investigar cómo el sistema nervioso de la cucaracha detecta la luz y la gestiona puede resultar importante, por ejemplo, para desarrollar robots o sistemas de visión nocturna que ayuden a orientarse en las profundidades de una cueva, o de una mina, y faciliten a los seres humanos tareas muy difíciles. Por tanto, estudiar cómo ven las cucarachas en la cuasi oscuridad, además de su interés puramente científico, puede tener importantes repercusiones tecnológicas.

Fotón a fotón

Para averiguar la sensibilidad del sistema visual de la cucaracha, los científicos desarrollan un dispositivo de realidad virtual sin gafas (ya que, obviamente, estos insectos no pueden llevarlas con facilidad, al carecer de orejas). El sistema consiste en poner a la cucaracha sobre una bola hueca de plástico fino, similar, aunque más grande, a esas que pueden verse en algunos antiguos dispositivos similares a los ratones de ordenador: las trackbal. Colocada sobre la bola, la cucaracha puede caminar sobre ella haciéndola girar. A una corta distancia alrededor de la bola se coloca una pantalla semiesférica, como si de una pantalla de cine curvada se tratara, sobre la que se proyecta un patrón de bandas luminosas y oscuras que se desplazan por su superficie. Este patrón móvil desencadena una respuesta refleja en la cucaracha que le induce a iniciar la marcha y a dirigirse hacia las bandas. Obviamente, lo único que hace la cucaracha es caminar sobre la bola quedándose en el mismo sitio (ver vídeo).

Para averiguar las respuestas del sistema nervioso de la cucaracha frente a los estímulos luminosos, los investigadores implantan un electrodo en uno de sus omatidios, el cual es capaz de detectar la actividad de las células fotorreceptoras cuando son alcanzadas por los fotones. Los científicos recolectan así datos de la actividad de las células fotorreceptoras en diferentes condiciones luminosas y lo hacen en un total de treinta cucarachas a las que someten al mismo procedimiento.

En ambientes lumínicos similares a los de una noche sin luna, los investigadores descubren que cada omatidio de la cucaracha absorbe un único fotón cada diez segundos, lo cual es realmente muy poca luz. A pesar de esto, aparentemente, las cucarachas ven bien y son capaces de detectar las tenues bandas proyectadas sobre la pantalla y de dirigirse hacia ellas.

El análisis de estos datos permite concluir a los investigadores que el sistema visual de la cucaracha almacena la información lumínica que le va llegando fotón a fotón para generar con ella una imagen a posteriori, es decir, una imagen compuesta de las pequeñas piezas de información que va almacenando con cada fotón. Es como si generara una foto pixel a pixel en su cerebro.
Así pues, sorprendentemente, la cucaracha dispone de su propio dispositivo de realidad virtual. Estos resultados, publicados en la revista Journal of Experimental Biology, nos revelan una nueva y extraordinaria capacidad de este repelente insecto, que tal vez nos haga dudar antes de intentar aplastarlo cuando lo veamos huyendo hacia la oscuridad.

Referencia: Cockroach optomotor responses below single photon level. Anna Honkanen et al., (2014). J Exp Biol 217, 4262-4268. http://jeb.biologists.org/content/217/23/4262.full

Obras de divulgación de Jorge Laborda

Quilo de Ciencia Volumen I. Jorge Laborda
Quilo de Ciencia Volumen II. Jorge Laborda
Quilo de Ciencia Volumen III. Jorge Laborda
Quilo de Ciencia Volumen IV. Jorge Laborda
Quilo de Ciencia Volumen V. Jorge Laborda
Quilo de Ciencia Volumen VI. Jorge Laborda
Quilo de Ciencia Volumen VII. Jorge Laborda

Circunstancias encadenadas. Ed. Lulu

Circunstancias encadenadas. Amazon

Una Luna, una civilización. Por qué la Luna nos dice que estamos solos en el Universo

One Moon one civilization why the Moon tells us we are alone in the universe

Adenio Fidelio

El embudo de la inteligencia y otros ensayos

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