domingo, 19 de febrero de 2017

Los animales y el campo eléctrico



Existen infinidad de ejemplos de animales marinos con capacidad de generar electricidad. Algunos de ellos son muy característicos, como la anguila eléctrica o la raya, aunque existen otros muchos más que no son para atacar o defenderse.

Anguila electrica y biologia
El caso de la anguila eléctrica es un ejemplo paradigmático de animal capaz de generar electricidad. Imagen: Xataka Ciencia

Los peces eléctricos fuertes suelen producir daños con las descargas eléctricas, las cuales utilizan para atacar o defenderse. Los peces eléctricos débiles utilizan la electricidad para su comportamiento, como puede ser la orientación, la generación de campos eléctricos, etc.

Hay peces eléctricos fuertes (ataque, defensa, localización) (voltaje y/o intensidad elevado) y peces eléctricos débiles (localización) (voltaje y/o intensidad bajo). Son peces de agua dulce o marinos. Los órganos han evolucionado, de manera independiente, al menos 6 veces en la historia.

El aparato eléctrico es una especialización muscular (caudales, del eje corporal u oculomotores) o nerviosa de la placa motora. El neurotransmisor es la acetilcolina y las formas de los potenciales eléctricos son muy variables.

Hay peces, como los elasmobranquios, con electrorreceptores, pero no electrógenos (incapaces de producir campos eléctricos).

Pintarroja y animales que detectan electricidad
Animales, como la pintarroja, son capaces de detectar campos eléctricos de presas escondidas. Imagen: CRAM

- Peces eléctricos fuertes y débiles


+ Detección de presas


Los tiburones, rayas y algunos teleósteos no son electrógenos, pero pueden detectar los débiles campos eléctricos producidos por los tejidos (corazón, opérculo branquial, etc) de presas escondidas. Por ejemplo, una pintarroja puede detectar un lenguado enterrado a una distancia de 15 cm. Esto se debe a tener electrorreceptores muy sofisticados que son capaces de percibir las ondas eléctricas que inervan al corazón y a los músculos.


+ Detección de obstáculos


Los peces eléctricos débiles generan corrientes alternas de alta frecuencia (50-2000 Hz). Los electrorreceptores responden a la frecuencia generada de cada pez. Los objetos deforman el campo y la variación es percibida.

De esta forma, el animal recibe las variaciones en las ondas eléctricas emitidas y puede detectar el lugar y la distancia a la que se encuentra el obstáculo, ya sean otros peces, rocas, etc.

+ Evitamiento de aglomeración


Es una conducta social muy pronunciada en los peces electrolocalizadores. Con el fin de mantener un campo eléctrico propio, los peces evitan la coincidencia con otros campos de la misma frecuencia. En presencia de campos de frecuencias parecidas o próximas, los peces cambian su propia frecuencia de manera que nunca llegue a coincidir con la del entorno.

De este modo pueden mantener una capacidad discriminatoria. Siempre mantienen una frecuencia diferente (10-16Hz) de la que pueda haber en el entorno. En un grupo social, cada pez es capaz de mantener una frecuencia personal para la electrolocalización.

Lenguado y peces electricos
Peces como el lenguado generan pequeños campos eléctricos que pueden ser detectados por otros peces. Imagen: Proa Internacional

- Peces eléctricos fuertes marinos


Los órganos eléctricos se encuentran en la zona central del cuerpo del animal, como se muestra en el esquema. Son unas células especializadas llamadas electrocitos encargadas de la electrogénesis, con forma de disco y dispuestas en una forma similar a la de una batería eléctrica.

Estas células funcionan con el bombeo positivo de iones Na y K fuera de la célula. Estos electrocitos trabajan post-sinápticamente como un tejido muscular. Para generar la descarga se activa el núcleo disparador, unas neuronas que secretan acetilcolina a los electrocitos, dándose la descarga eléctrica.

La capacidad de los peces eléctricos fuertes para emitir potenciales de alto voltaje depende de su habilidad para producir descargas sincrónicas de cientos o miles de electrocitos.

En el pez gato, Malapterurus electricus, los dos órganos eléctricos, cada uno con millones de electrocitos, se inervan por dos únicas neuronas gigantes (tan grandes que incluso tienen capilares internos). El control es llevado a cabo por dos motoneuronas del primer segmento cervical acopladas eléctricamente. Cada una controla a todos los electrocitos de un lado.

Los peces eléctricos débiles tienen complejos sistemas de control y requieren un marcapasos. En gimnótidos hay de 30 a 200 células marcapasos en la parte central del bulbo raquídeo que activa a un centro de unas 50 neuronas que, a su vez, inervan a cientos o miles de motoneuronas espinales que activan a las electroplacas.

Los marcapasos reciben información sensorial y pueden hacer variar la frecuencia de las descargas. Para conseguir descargas sincrónicas, las electroplacas más lejanas están inervadas por fibras de conducción más rápida.

Pez gato y campo electrico
Un ejemplo de pez eléctrico fuerte es el de Malapterurus electricus o pez gato. Imagen: Wikipedia

- Electrorreceptores


Se utilizan principalmente para detectar campos eléctricos generados por descargas eléctricas del propio pez (electrolocalización: orientación y detección de presas). Son ampulares y tuberosos.

También se utilizan para detectar campos eléctricos exógenos (detección de presas, orientación en campos magnéticos, etc). Son únicamente ampulares.

+ Electrorreceptores ampulares


En estrecha asociación con el sistema de la línea lateral (en elasmobranquios se llaman ampollas de Lorenzini) están presentes en muchos teleósteos eléctricos y probablemente en anfibios y algunos mamíferos como el equidna o el ornitorrinco.

Responden a corrientes de baja frecuencia (0,1 – 30 Hz), aunque también pueden responder a otros estímulos como cambios de temperatura, tacto, salinidad, etc.

Estas ampollas tienden a estar agrupadas en unas pocas cápsulas en los lados ventral y dorsal, con conductos que radian hacia aperturas externas distribuidas por toda la superficie corporal.

Los electrorreceptores son mecanorreceptores (células ciliadas, hair cells) modificadas de neuromastos de la línea lateral. Cada ampolla en elasmobranquios está inervada por 4 a 15 fibras.

Normalmente son tónicos y responden a impulsos eléctricos continuos o alternos de baja frecuencia. En peces de agua dulce, los canales son cortos y en marinos son largos. El potencial generado en el receptor es paralelo al potencial externo que le dio origen, y desaparece cuando este lo hace.

+ Receptores tuberosos en peces eléctricos débiles


Son fásicos y responden a corrientes alternas de alta frecuencia, pero no a las de baja frecuencia. Sirven para la electrolocalización de peces eléctricos. Responden incrementando o disminuyendo la frecuencia de descarga basal en la fibra nerviosa.

Están únicamente en peces electrorreceptivos activos, en peces eléctricos de bajo voltaje. Responden a corrientes de alta frecuencia (>50Hz) y se distribuyen a lo largo de todo el cuerpo, aunque con mayor densidad cerca de la boca. Su respuesta incrementa o disminuye la frecuencia de descarga basal en la fibra nerviosa.

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Artículo redactado por Pablo Rodríguez Ortíz, estudiante de Biología en la Universidad de Málaga.