La capacidad de orientación de la mariposa monarca

La migración de la mariposa monarca, tan famosa en México es posible gracias a la utilización de toda una gama de herramientas dedicadas a la orientación neuronal del insecto. El cielo esté cubierto o no, a la luz del sol se detecta y se integra en una parte de su pequeño cerebro en la que es conocida como la Mariposa “brújula solar”.

La mariposa monarca (Danaus plexippus) recorre cada año muchas millas para llegar desde América del Norte a pasar el cálido invierno en México. Viajan en grupos de millones de seres, estos insectos de color naranja y negro nos ofrecen un espectáculo único, pero aún es más deslumbrante el funcionamiento biológico del fenómeno que todavía es un misterio.

Mientras que es habitual en muchas especies de aves que realicen largas migraciones anuales, esta mariposa es el único insecto conocido capaz de hacer un viaje de tal magnitud. Los pocos científicos que están interesados han acumulado a lo largo de las pistas años para trabajar hacia la comprensión de los mecanismos fisiológicos implicados en el viaje de la mariposa monarca.

La suposición de que el sol permite que los insectos se muevan no ha sido probada. Steven Reppert, de la Universidad de Massachusetts Medical School en Worcester y su equipo fueron capaces de demostrar la existencia de dos tipos de receptores de luz (criptocromos): típicos de los insectos, pero también un poco más cercanos a los de los mamíferos.

Estas proteínas, que participan en el reloj biológico del insecto probablemente permiten ajustar el vuelo al sur dependiendo de la hora del día y por lo tanto la posición del sol en el cielo visto por el sistema visual de esta mariposa. Su sistema nervioso utiliza el principio de la brújula solar, que se basa en la luz del sol para orientarse.

El complejo central (CC, en verde), una región del cerebro de la mariposa monarca, contiene la brújula solar © Neuron

Pero cuando el cielo está nublado y el sol no es directamente observable, las mariposas no se pierden. Los mismos investigadores demostraron, en un artículo publicado en la revista Neuron, un sistema de navegación de seguridad en las mariposas monarca. Este segundo sistema se basa en la luz polarizada del cielo, la polarización alcanza su máximo cuando el sol se sitúa 90º sobre las mariposas. En otras palabras, la mayor polarización en el horizonte ocurre cuando el sol está en su cenit, y va disminuyendo a medida que va atardeciendo. Los ángulos de polarización de la luz (vector eléctrico) son diferentes dependiendo de la hora del día.

Afortunadamente, el sistema nervioso de la mariposa tiene neuronas sensibles a estos sesgos, como la langosta. Sin embargo, dada la simetría de la información proporcionada por estos campos eléctricos, estos dos insectos requieren una segunda velocidad para evitar que se ejecute de manera ambigua. Mientras que la langosta ha desarrollado un sistema basado en el color de la luz (la longitud de onda) que varía dependiendo de la posición del sol, la mariposa monarca utiliza una estrategia diferente.

El registro de la actividad de las neuronas dedicadas a la percepción de la luz polarizada mostró cambios de actividad durante el día, probablemente debido a que el reloj biológico. Este ajuste automático permite una representación del azimut (ángulo horizontal entre el sol y la dirección a seguir), incluso en días nublados.

Las neuronas que participan en la detección de luz polarizada o la posición del sol no son lo mismo, pero la integración de la información es lo último en “brújula solar”, una región del cerebro situada en el complejo central.

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