(19-11-10) Sabemos que saben bien, ¿pero cómo oyen? Los científicos han descubierto que los calamares pueden emitir y detectar sonidos para conseguir alimento y defenderse. Pero, el calamar común (Loligo pealii), conocido como el rey flotante del buffet, está agotándose;  su población se ha visto reducida drásticamenteo.

Mooney, estudioso posdoctoral de WHOI, intenta saber cómo el calamar percibe los sonidos en el agua. Ha investigado los órganos sensoriales responsables del sonido de los calamares, llamados estatocistos, que tienen intrigantes similitudes con los oídos de los mamíferos y podrían ser útiles en un futuro como modelo de sistema para estudiar la audición humana. (Fotografía realizada por Kleindinst, Woods Hole Oceanographic Institution)

    Lonny Lippsett, con la colaboración  de Joel Greenberg, ha publicado en la revista Oceanus esta investigación, que ha sido apoyada por The Grass Foundation y la Fundación Andrew W. Mellon Fund para la Investigación Científica en WHOI.

    “Casi todos los tipos de organismos marinos de alimentan de alguna manera del calamar” ha dicho el biólogo T. Aran Mooney, estudioso postdoctoral del Instituto Oceanográfico Woods Hole (WHOI). No sólo los peces, sino también las aves, focas, leones marinos, delfines y ballenas dentadas dependen en gran medida del calamar.

    Las ballenas, según Mooney, consumen millones de toneladas métricas de calamares cada año. Incluso los seres humanos lo ponemos en la mesa: la gente come 3,5 millones de toneladas métricas de calamares anualmente.

    A pesar de su importancia en la red marina de alimentación, es sorprendente lo poco que sabemos de cómo el calamar encuentra su camino en el mundo acuático, en qué sentidos confían a la hora de navegar, evitar peligros, encontrar comida y quizá comunicarse entre ellos. Los científicos saben que los peces, ballenas y otros vertebrados pueden oír, pero hasta hace poco no estaba claro si los calamares u otros invertebrados blandos pueden detectar algún sonido.

    El averiguar esto no es exactamente trivial, no es como si tocaras una melodía y vieras que el calamar alza sus tentáculos en respuesta. Mooney y sus compañeros han desarrollado nuevas técnicas experimentales para aprender si el calamar oye y cómo lo hace.

    En el estudio publicado el 15 de octubre de 2010 en The Journal of Experimental Biology, han confirmado que el calamar puede de hecho detectar sonidos. Ahora han comenzado a investigar un órgano sensorial relativamente rudimentario que tiene el calamar para ver qué nos puede decir sobre la evolución de la audición en los animales superiores.

¿UN “OÍDO” PRIMITIVO?

    En el bien estudiado oído humano las ondas sonoras golpean el tímpano y hacen que vibre. Una matriz de huesos diminutos en el oído medio amplifica las vibraciones y las envía ondulando a través de un fluido en un tubo espiral llamado cóclea. La cóclea está llena de células pilosas.

    En un extremo tienen estructura como la del pelo que se proyectan dentro del fluido en la cóclea, en el otro extremo las células se conectan con fibras nerviosas fuera de la cóclea. Las vibraciones generan movimiento del fluido, el cual dobla los pelos y provoca impulsos nerviosos que se transmiten al cerebro.

    Los calamares tienen dos órganos llamados estatocistos, que tienen curiosas similitudes con las cócleas. Situados junto a la base del cerebro, cada estatocisto es un saco hueco lleno de líquido con células pilosas. En la parte exterior del saco las células pilosas están conectadas con los nervios, que van al cerebro.

    “Es algo así como una pelota de tenis vuelta del revés” ha dicho Mooney, “con pelo por dentro y suave por fuera”. Dentro de cada saco hay un grano diminuto de carbonato cálcico llamado estatolito. El estatolito permite al calamar percibir su posición en el agua. Normalmente se queda cerca de la parte frontal del saco, tocando alguna de las células pilosas. Pero cuando el calamar se mueve rápidamente –como cuando huye de algún depredador- la piedra de carbonato cálcico se queda ligeramente atrás antes de llegar a las células pilosas.

    “Es algo así como lo que hace tu estómago cuando vas boca abajo en una montaña rusa”  ha dicho Mooney. “Las células cilliadas son muy sensibles y detectan que el estatolito de calcio está detrás, y que después se recoloca”. Estructuralmente el estatolito “es similar a nuestro sistema auditivo” y es, probablemente, un paso en la evolución hacia órganos auditivos de un orden superior, ha dicho Mooney.

    Para comprobar la teoría, él y sus colegas (Roger Hanlon y el Laboratorio Biológico Marino, Peter Madsen y Darlene Ketten del WHOI, Jacob Christensen-Dalsgaard de la Universidad del Sur de Dinamarca y Paul Nachtigall de la Universidad de Hawai) realizan experimentos que determinarán si el estatocisto sensible a la aceleración puede detectar sonidos.

¿PUEDES OIRLO AHORA?

Loligo pealii, pequeña especie de calamar cuya habilidad para detector los sonidos está siendo investigada por el erudito posdoctoral Aran Mooney. (Fotografía realizada por Tom Kleindinst, Woods Hole Oceanographic Institution)

    Monney y sus compañeros usan una técnica similar a los tests rutinarios de escucha que se practican a los recién nacidos, de quienes, como de los calamares, no puede afirmarse fácilmente que oigan algo. En esos test se colocan electrodos en las cabezas de los bebés y se les presentan sonidos a través de auriculares. Los sonidos estimulan la actividad eléctrica en los nervios que es registrada por los electrodos.

    De modo similar, Mooney quería comprobar si los nervios que vienen de los estatocistos calamares envían impulsos en respuesta al sonido. Para ello tenía que atraer un electrodo justo debajo de la piel del calamar junto a los nervios que se extienden de los estatocistos. Para hacer eso tuvo que anestesiar al calamar.

El investigador Aran Mooney coloca un calamar dentro de un tanque de agua donde se medirá su respuesta nerviosa a los sonidos. El calamar ha sido anestesiado y se le han puesto electrodos que detectarán las señales enviadas al cerebro por los nervios conectados a órganos sensoriales llamados estatocistos. (Fotografía realizada por Tom Kleindinst, Woods Hole Oceanographic Institution)

    No es tan sencillo como pudiera parecer. Los métodos tradicionales sedan al calamar sólo durante unos pocos minutos, haciendo difícil estudiar al calamar vivo. Mooney, Nalón y Wu-Jung Lee, estudiante graduado del Programa MIT/WHOI Joint, han desarrollado métodos no invasivos para anestesiar a los calamares hasta cinco horas. Han publicado sus métodos en la edición de julio de 2010 de la revista Marine and Freshwater Behavior and Physiology.

    Las nuevas técnicas de sedación han expandido enormemente la habilidad de los científicos para comprender los mecanismos fisiológicos que suponen la vida o la muerte para este crítico eslabón de la cadena marina. También aumenta el potencial del calamar para convertirse una valiosa “rata de laboratorio” para ayudarnos a entender mejor la audición humana.

    Para sus experimentos, Mooney coloca un electrodo junto al estatocisto. Inserta otro en la parte posterior del calamar para conseguir las mediciones de referencia de las señales eléctricas, porque esa parte del cuerpo no debería responder a los sonidos. Luego introduce al calamar en un tanque poco profundo, de 90 centímetros de ancho.

Para estudiar la fisiología del calamar mientras están vivos, Mooney y sus colegas han desarrollado nuevos métodos no invasivos para anestesiar al animal durante largos períodos de tiempo. (Fotografía realizada por Tom Kleindinst, Woods Hole Oceanographic Institution)

    En el tanque hay un altavoz que puede emitir un amplio rango de frecuencias sonoras –tonos puros repetidos 1.000 veces por cada frecuencia. Luego registra las 1.000 respuestas de cada tono. Al promediar las mil respuestas, el ruido natural eléctrico aleatorio es reducido en el cuerpo, y se queda con las señales eléctricas de los nervios, en milivoltios, que se producen a lo largo de los nervios después de cada tono.

    Sus descubrimientos preliminares mostraron que los estatocistos de los calamares responden a los sonidos, pero sólo a frecuencias relativamente bajas, hasta 500 Hz. No detectan la ecolocalización de sonidos a alta frecuencia que los delfines usan para atrapar a sus presas. El rango auditivo del calamar es similar al de muchos peces, lo que sugiere que ambos respondieron a presiones similares evolutivas. (Los humanos oyen un amplio rango de frecuencias que van de los 20 Hz a los 20.000 Hz).

OCÉANOS MÁS RUIDOSOS

    Monney dice que su trabajo entra dentro del campo de la “biología sensorial”, el estudio de cómo los animales usan sus sistemas sensoriales para averiguar el mundo que los rodea. Moorey cree que los estatocistos de los calamares tienen mucho que enseñarnos sobre cómo se originaron los oídos y cómo evolucionaron.

    “Humanos, peces y muchos animales usan las células pilosas para detectar el sonido y el movimiento” ha dicho. “Las estructuras de sus células pilosas son similares a los calamares, pero también bastante diferentes. Probablemente hay una estructura básica que evolución hace millones de años, pero los vertebrados e invertebrados han tomado diferentes caminos evolutivos desde entonces”.

    En este sentido, sus siguientes experimentos han tenido que ver con la exploración de la pérdida de audición del calamar. Mediante la inyección de un antibiótico puede alterar las células pilosas y ver cómo eso afecta a la respuesta del calamar a los sonidos.

    “Aprendiendo más sobre la audición del calamar y sus células pilosas podemos aprender lo que es importante en los seres humanos y nuestras células ciliadas, o de otros animales” ha dicho. “Primero necesitamos aprender más sobre el funcionamiento básico de los oídos del calamar; los oídos del calamar y las células pilosas podrían ser modelos para examinar la audición humana”.

    Mooney quiere también investigar si la creciente cacofonía de los sonidos generados por los humanos en el océano afecta al comportamiento del calamar y amenaza su supervivencia. Los sonidos fuertes, los repentinos como una explosión o el continuo del tráfico marino podrían hacer que el calamar migrara de forma antinatural para escapar del jaleo.

    “El sonido del océano está aumentando” ha dicho Mooney. “La navegación comercial, la exploración de petróleo y gas hacen muchísimo ruido. Y no sabemos cómo va a afectar a los animales a menos que sepamos lo que oyen”.

Texto: Lippsett & Greenberg / Oceanus WHOI / FAO
Adaptado por Guadalupe Romero