Topos, anguilas y avispas: cómo hacer neurociencia arriesgada

Hay científicos que dan celos. No por los premios que han ganado, ni las becas, ni por los puestos que consiguieron. Dan celos porque aprovecharon la oportunidad de investigar fenómenos no tradicionales: tomaron un riesgo e hicieron su trabajo de una manera distinta.

¿Qué se considera riesgo en neurociencia?

En neurociencia es un riesgo gigante no trabajar con los cuatro animales más tradicionales: ratones/ratas, moscas de fruta, peces cebra, y primates (eso incluye a los humanos). Es difícil conseguir financiamiento para explorar el mundo de los animales no-tradicionales y además, hay una actitud de «¿para qué?» (sí, curiosamente la ciencia puede ser muy conservadora). Así que cuando un científico o científica rompe esas cadenas y además logra ser exitoso, hay que celebrarlo.

No quiero hacer una hagiografía (así se les dice a las historias de las vidas de los santos), pero me gustaría hablar de un científico que se arriesgó y ha sido una inspiración para mí y los colegas con los que trabajo en mi empresa, Backyard Brains. Nosotros también trabajamos con organismos no-tan-tradicionales: cucarachas, grillos, gusanos, pulpos, anémonas, almejas, plantas y, por supuesto, lo normal: humanos. Por eso admiramos tanto a Kenneth Catania.

Kenneth es un profesor de la Universidad Vanderbilt, en Nashville, Tennessee, que hace dos años escribió un libro notable:  Great Adaptations: Star-Nosed Moles, Electric Eels & Other Tales of Evolutionary Mysteries Solved, [Grandes adaptaciones: topos de nariz estrellada, anguilas eléctricas y otras historias de misterios evolutivos resueltas]

El topo de nariz estrellada, foto tomada por el profesor Kenneth Catania

El libro se divide en capítulos sobre los animales que ha estudiado en su carrera: 1)  el Star-Nose Mole (topo de nariz estrellada), que vive en Canadá y EE.UU.; 2) la serpiente de tentáculos, del Sudeste Asiático; 3) la relación entre gusanos y topos en Florida, EE.UU., y un tipo de caza que hacen los humanos llamada “worm-grunting” (encantamiento de gusanos); 4) la rapidez de la caza de las musarañas en EE.UU., el mamífero más pequeño del mundo con el cerebro de mamífero más pequeño del mundo; 5) las anguilas eléctricas (este ya lo conoces, es un animal bien famoso) de la cuenca amazónica; y 6) la cucaracha zombie creada por la avispa esmeralda, que viene de la zona tropical de Asia.

El libro destaca por su uso de fotografías y códigos QR que te llevan a videos que el profesor Catania ha grabado durante su investigación. Están en cámara lenta y muy bien filmados.

Como te puedes dar cuenta, es un libro interesante por lo llamativas que son estas especies. El topo de nariz estrellada tiene 22 extremidades (sin huesos ni músculos) que salen de su nariz. En sus experimentos, usando principalmente fotografía e histología (microanatomía), Catania determinó que los topos usan estas extremidades como instrumentos de tacto rápido para cazar (el topo es pequeño y tiene un alto metabolismo, por eso necesita comer y cazar mucho). Además lo tiene que hacer rápido porque está en un ambiente con poca luz bajo tierra, o en agua turbia.

La serpiente de tentáculos, por otro lado, cuando está cazando, no apunta a la posición inicial del pez, sino a la posición futura en la que va a estar cuando intente escapar. Así explota el sistema de reflejo de su presa cuando siente el movimiento del agua (es decir, cuando siente una amenaza).

Los cazadores “encantan gusanos” para que salgan de la tierra y después poder venderlos como carnada para pescar. Ponen una rama de madera en la tierra, y con una barra de hierro, frotan la parte superior de la rama. Se escucha un sonido muy bajo en frecuencias, y dentro de minutos muchos gusanos salen de la tierra.  Catania descubrió que los gusanos están huyendo porque el sonido imita el de de topos que cavan túneles mientras buscan comida subterránea.

Como neurocientífico, me pareció interesante el capítulo sobrea las musarañas porque describe la anatomía de su cerebro. Sin embargo, la musaraña no tiene un comportamiento muy llamativo, excepto por su rapidez para identificar insectos y gusanos y luego comérselos: su ataque comienza en aproximadamente 20 a 50 microsegundos (para contrastar, el tiempo de reacción de humanos es entre 130 y 150).  Catania además considera una hipótesis bastante llamativa: quizás animales como  las musarañas son los ancestros de todos los mamíferos, animales pequeños y peludos que vivieron en la misma era que los dinosaurios.

Para mí, los capítulos más encantadores son los finales: sobre la anguila eléctrica y la cucaracha zombie. En mi carrera me he dedicado a estudiar electrofisiología y cucarachas, así que no debería sorprender mi predilección por estos capítulos 😅. Con experimentos muy bien diseñados, Catania descubrió que si eres presa de una anguila eléctrica, no tienes mucha salvación: hay muchos tipos de señales eléctricas que el ataque de la anguila eléctrica puede generar (parecen ataques de Pokemon, pero es en serio).

La anguila, un depredador "chocante". La foto de esta portada también la tomó Kenneth Catania.

Por un lado, si el pez no se está moviendo, la anguila puede lanzar un tipo de shock eléctrico que deja al pez con convulsiones que crean movimientos en el agua. Así, la anguila puede detectarlo y comérselo. Por otro lado, si el pez está intentando huir, la anguila puede disparar un shock más poderoso aún que deja al pez inmovilizado, y así poder acercarse a él y comérselo: Damned if you do, Damned if you don’t [no hay escapatoria].

Además, Catania intentó replicar un reportaje en el que Alexander von Humboldt afirma que las anguilas pueden matar caballos. En algunos de sus experimentos al final del capítulo, verificó que la anguila aumenta su voltaje cuando su cabeza está afuera del agua, porque hay más resistencia en el aire. Tal vez Humboldt tenía razón.

El viejo y querido Alexander von Humboldt

Catania afirmó que si no supiéramos que este animal existe, parecería un invento porque es excesivamente exótico (como el ornitorrinco). Es cierto que hay otros peces eléctricos de agua dulce (y algunos del mar, pero la corriente fluye de forma más fácil en agua salada). El punto es que ninguno es tan poderoso como la anguila eléctrica. Y siempre nos preguntamos, ¿por qué no hay más animales como la anguila? Es como si solo hubiesen 1 o 2 animales con veneno y 1 o 2 animales con dientes y garras. Es raro.

Y la pregunta de siempre, ¿por qué la anguila no se hiere a sí misma cuando hace un shock eléctrico? Quizás la respuesta es «sí se hace daño», pero ya se ha adaptado de alguna manera que todavía falta por descubrir. Hemos hecho esta pregunta directamente al profesor Catania, y él no tiene idea por qué. Es decir: el mundo no lo sabe.

Me recuerda a la primera película de X-men:

Rogue : “When they come out... does it hurt?” [¿Cuando salen, te duele?]
Wolverine : “Every time.” [Cada vez]

Quizás es lo mismo con la anguila eléctrica, pero no le importa cuando tiene hambre o está asustada.

Foto de Kenneth Catania

El capítulo final es sobre la guerra entre cucarachas y la avispa esmeralda. Es un capítulo muy notable por sus numerosas referencias a las películas Alien. Y es que realmente se parece: la avispa lucha contra una cucaracha más grande que ella, y la pica dos veces, una en su tórax para tranquilizarla, y la otra en su nuca para inyectarle un veneno complejo (que dura una semana) a su cerebro. Después de eso, la avispa guía a la cucaracha con su antena –como un amo que pasea a su perro–  a una cueva pequeña, y la deja con un huevo implantado en una parte débil de su caparazón. La madre cubre la cueva con tierra, el huevo hace ecdysis, y ya puedes intuir cómo termina el cuento.

Es interesante, porque obviamente es mejor para las larvas comer carne fresca y no podrida. Por eso el veneno no mata la cucaracha, solo la tranquiliza y cambia su comportamiento. Todavía no sabemos muy bien en qué consiste el veneno (los venenos son cócteles complejos hechos de muchos componentes), pero hay algunos científicos estudiando este nuevo campo de “neuroparasitiología”.

En la conclusión del libro, Catania escribe sobre el placer de descubrir. Los científicos no solemos escribir mucho sobre nuestras emociones en la ciencia formal, por eso leerlo es como entrar en un oasis (por mi lado he escrito también ensayos sobre eso, un ejemplo en la revista chilena filosófica DICTA). Tampoco es muy común hablar del fracaso –y el hecho de que hay mucho más fracasos que éxitos en la ciencia– y Catania lo hace. Por ejemplo, en el capítulo sobre las serpientes, confiesa que él pensaba que los tentáculos eran órganos electrosensibles pero, al final, solo eran órganos de tacto. Ese “fracaso” le permitió descubrir que el comportamiento de caza era mucho más interesante: la serpiente podía predecir la posición futura del pez.

Hay muchos secretos escondidos en los animales no tradicionales. Recuerdo que durante mi posgrado fui a un seminario sobre navegación en las palomas. Estaba muy intrigado porque quería escuchar sobre un sistema diferente, pero la mayoría de los científicos de la audiencia estudiaban el cerebro de ratas, e hicieron tantas preguntas durante la charla sobre  las diferencias entre las palomas y las ratas que el científico invitado no alcanzó a hablar sobre sus datos y descubrimientos. Lamentablemente, la cultura científica puede ser conservadora e ir en tu contra si quieres hacer estudios con este tipo de animales (principalmente porque hay pocas publicaciones sobre ellos), pero los científicos que los hacen y saben hacerlos bien, nos motivan a no tener miedo a un sistema desconocido.

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