Ciencia

El magnetismo animal II

Spectrum, The Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc, (Marzo, 1996)  

- 25.09.2000 - 

Campos de peces

Los llamados “peces fuertemente eléctricos” matan a sus presas y avisan a sus predadores emitiendo shocks eléctricos de varios cientos de voltios.  Pero, además se descubrieron otros peces que generan pocos milivoltios de electricidad llamados “peces débilmente eléctricos” que utilizan la electricidad de manera más sutil que los anteriores.

Sus órganos eléctricos, en este caso, no funcionan como arma sino como generadores de señales. Esta facultad les permite detectar la forma, conductividad y localización de objetos cercanos; pueden reconocer miembros de la misma especie; llamar a sus parejas; determinar su posición en un cardúmen, etc.

Básicamente, los peces débilmente eléctricos tienen uno de dos patrones de descarga eléctrica.  Los mejores estudiados, peces de onda, producen señales de onda continua de frecuencias entre 50-1000 Hz.  Los otros, peces de pulsos, emiten pulsos que duran un milisegundo cada 25 ms.

Para ambos tipos de peces, las señales eléctricas son generadas por un órgano especial tubular que se extiende por la mayor parte de la longitud del pez.  El órgano esta lleno de células electrogénicas.  Los electrocitos emiten sincrónicamente bajo el control de señales nerviosas que provienen del cerebro.  Conectados en serie, los electrocitos se suman para crear señales de diez a cientos de milivoltios, dependiendo de la especie.

Ojos eléctricos

Los primeros indicios acerca de que los peces utilizan la electricidad para detectar objetos aparecieron en los años cincuenta.  El zoólogo Hans Lissmann les enseñó a los peces de onda a distinguir entre dos objetos que diferían solo en sus conductividades eléctricas.  Los investigadores luego determinaron que los peces de agua dulce, que están activos durante la noche y viven en ríos con barro donde la visibilidad es baja, usan su campo eléctrico como los humanos usan su visión –para detectar las características de los objetos en su vecindad.

La piel de los peces de onda contiene órganos especiales que son sensibles para las propias descargas eléctricas.  Los órganos son poros en la piel que contienen docenas de células electroreceptoras especializadas, que convierten voltajes externos en señales neuronales destinadas al cerebro del pez.  Allí, las señales de todo el cuerpo se combinadas e interpretan para pintar un cuadro del campo eléctrico circundante. 

Los objetos con conductividades diferentes de los peces de agua dulce distorsionan el campo.  Los buenos conductores –como plantas y otros peces- tienden a recolectar la corriente, creando centros luminosos de cierto tamaño, forma e intensidad.  Los malos conductores –como las rocas- dispersan la corriente produciendo sombras eléctricas.  De esta manera, ambos pueden ser detectados y reflejados en la imagen eléctrica dada por los receptores.

El trabajo reciente de Brian Rasnow y Chris Assad se centra en como un pez eléctrico “deduce” la distancia y tamaño de un objeto de un patrón de voltajes sobre su piel.  Analizando el efecto de los objetos sobre el campo de un pez eléctrico inmovilizado, ellos han descubierto que el ancho de la imagen del objeto aumenta linealmente con la distancia del objeto. 

Además, los investigadores han encontrado que a una distancia dada, la amplitud o luminosidad, de la imagen de un objeto es proporcional a su volumen.  Así que analizando tanto el ancho de la imagen como su amplitud, Rasnow concluye, un pez debería poder determinar el tamaño y distancia del objeto sin ambigüedad. 

Filtros de frecuencia

Para formar imágenes eléctricas claras, un pez eléctrico debe ser capaz de interpretar sus propias señales pero también separarlas de las señales de otras fuentes, como otros peces eléctricos.  Ellos hacen esto de una manera obvia.  Cada pez genera señales de una frecuencia única y sus receptores solo captan esa misma frecuencia.

En muchas especies de peces de onda, los machos emiten frecuencias mucho menores que las hembras.  En una especie, por ejemplo, las hembras emiten alrededor de 150 Hz mientras los machos emiten señales a 60 Hz.  El neurobiólogo Harold Zagon y Harlan Meyer, que sospechaban que la diferencia se debía a hormonas sexuales experimentaron dándole hormonas masculinas a las hembras.  Las hormonas masculinas produjeron una disminución en la frecuencia emitida por los órganos eléctricos de las hembras.

Zagon ha intentado determinar como las hormonas ejercen su influencia.  Ha encontrado que producen un corrimiento de la frecuencia emitida operando sobre moléculas proteicas en las membranas celulares que funcionan como canales para iones, y tiene evidencia indirecta que las hormonas afectan a los receptores de la misma manera. 

Lenguaje eléctrico

Aunque los peces eléctricos son más sensibles a sus propias frecuencias emitidas, todos los peces dentro de una misma especie comparten la misma banda de frecuencias.  De esta manera pueden detectar las señales eléctricas emitidas por sus pares, y utilizan esta habilidad para comunicarse.  Generalmente, esta banda no se superpone con las bandas de otras especies de peces que viven en las cercanías.

Se cree que los peces de onda pueden percibir las señales sociales de sus pares utilizando los mismos tipos de electroceptores que utilizan para la electrolocalización.  La descarga de un pez vecino distorsiona el campo eléctrico del pez de una cierta forma; el pez percibe esta distorsión a través de cambios en fase y amplitud.

Ya que los machos y hembras tienen diferentes pulsos, los receptores sociales pueden revelar el sexo del pez.  Además, estos receptores pueden detectar señales sociales específicas cambiando sus patrones característicos de descarga.

Por ejemplo, un pez en la vecindad puede aumentar o disminuir su pulso o directamente parar la descarga.

Peter Moller estudia los mensajes eléctricos emitidos por los peces de pulso cuando defienden sus territorios. Ha encontrado que los machos son fuertemente territoriales. Cuando un macho percibe otro pez en su territorio, emite una serie de pulsos eléctricos rápidos.  Según Moller, esta señal es agresiva –como un aviso al intruso. El intruso, como respuesta apaga su descarga eléctrica para parecer eléctricamente invisible y luego huye.

Otro tipo de investigaciones se basan en un fenómeno que ocurre cuando un pez de onda se acerca a otro pez que emite una frecuencia similar. Uno de ellos producirá un corrimiento de su frecuencia de descarga para que sus imágenes eléctricas no se interfieran.  

Una especie ultrasensible

Los peces que producen electricidad no son los únicos que pueden percibirla. Por ejemplo, aquellos con un sentido eléctrico más agudos, no emiten electricidad e incluyen a las rayas y tiburones.

La sensibilidad a los campos eléctricos de los tiburones fue establecida por el biofísico Ad Kalmijn, quien descubrió que los tiburones atacaban a los peces chatos aún cuando estaban cubiertos por agar, una sustancia que bloquea mensajes químicos y mecánicos pero es transparente a campos eléctricos. Los tiburones también atacaban electrodos enterrados que producían señales similares a las de los peces chatos.

Cuando localizan a su presa los tiburones detectan los campos eléctricos de baja frecuencia que circundan a todos los animales acuáticos. Estos campos débiles se deben al pasaje de iones dentro y fuera del cuerpo del animal.