miércoles, 12 de septiembre de 2018

Encuentran un color completamente nuevo en un gorgojo

Los colores de los animales no son un capricho de la naturaleza. En realidad son muy importantes para su supervivencia, ya que a veces les permiten camuflarse, comunicarse y avisar de su peligro (y evitar que les ataquen). Por eso, durante millones de años de evolución, los animales han sufrido modificaciones en la piel, las escamas o las plumas para jugar con la luz y crear color. Para ello, hay varias posibilidades: a veces acumulan pigmentos y en otros casos incluso los exhiben dentro de células especializadas en contraerse y expandirse (son los llamados cromatóforos). En otras ocasiones, sin embargo, en vez de usar pigmentos modifican la estructura microscópica de plumas o caparazones para interferir con la luz y crear color: esta es la llamada coloración estructural, y es la responsable de los colores más brillantes, muchas veces iridiscentes. Así es como los escarabajos y las mariposas tienen colores púrpuras, azules, verdes o rojos y las aves brillos verdosos y azulados.

Vinodkumar Saranathan, investigador en el Yale-NUS College (Singapur), lleva años estudiando la luz y la evolución del color en animales, especialmente en aves. Entre las criaturas más pequeñas, ha catalogado los mecanismos de generación de color de 100 insectos y arañas. En un artículo que acaba de publicar en la revista Small, Saranathan y colegas han informado de un curioso hallazgo: el de un complejo y refinado mecanismo de generación de color en un gorgojo de Filipinas que nunca antes se había observado en tierra firme. Solo un grupo muy selecto de moluscos, calamares, sepias y pulpos, son capaces de hacer algo así. Además, los investigadores están convencidos de que se puede aprovechar para crear cosméticos y pintura de matices más puros si se desentrañan los misterios de la estructura de sus escamas.

El protagonista de este hallazgo es un gorgojo tropical, de nombre Pachyrrhynchus congestus pavonius o gorgojo arcoiris, que fue descubierto en 1921 en la isla de Luzón, Filipinas. Desde hace años, su coloración intriga a los científicos. En la «espalda» de su caparazón (exoesqueleto) tiene unas curiosas manchas de color arcoiris que no se pueden ver en ninguna otra criatura terrestre.

Cuando se mira muy de cerca, se puede ver que las manchas de este gorgojo dependen de la exquisita colocación de sus escamas microscópicas. Estas son casi circulares y se disponen en anillos concéntricos, cada uno de los cuales tiene un distinto color. Así resulta que mientras que la mayoría de los insectos solo producen uno o dos colores, este gorgojo tiene todo el arcoiris en su espalda.

En un estudio publicado en 2007, los científicos ya analizaron muy de cerca la estructura de las escamas de P. congestus pavonius. Pero en esta ocasión Vinodkumar Saranathan, junto a Bodo D. Wilts, de la Universidad de Friburgo (Alemania), han usado una moderna técnica para verlas con mayor detalle. A través de dispersión de rayos X, microscopía electrónica de escaneo y microespectrofotometría, han demostrado que las escamas iridiscentes de este gorgojo se deben a la presencia de una estructura tridimensional, con simetría de diamante.

En concreto, han observado que tanto el grosor de la escama como el volumen de quitina presente (la quitina es la proteína que compone el exoesqueleto de los insectos) cambian el color resultante. Por ejemplo, las mayores escamas con mayores estructuras cristalinas son de color rojo, mientras que las que son más pequeñas y tienen menor volumen, son azules.

Según Saranathan, esta habilidad de controlar el tamaño y el volumen de las escamas para producir colores con tanta precisión es única entre los insectos. «Es diferente de la estrategia habitual usada por la naturaleza para crear diferentes matices en un mismo animal (...), y que suele estar orientada a estructuras con diferentes ángulos», ha dicho Vinodkumar Saranathan.

Lo que el «arquitecto» que es la evolución ha logrado puede ser aprovechado para crear biomateriales con interesantes propiedades. «La habilidad de producir estas estructuras, capaces de producir color con alta fidelidad con independencia del ángulo a través del que se mira, tendrá aplicaciones en la industria que lidia con la producción de color», ha dicho este científico. Esto, según él, significa que los impresionantes trucos del gorgojo pueden llegar incluso a tabletas o smartphones, en los que se podría ver la imagen con nitidez sin importar el ángulo. «Incluso podemos aprovechar esto para crear revestimientos reflectantes en la fibra óptica para minimizar la pérdida de señal durante la transmisión».




Nuestro cerebro nos hace ignorar el sonido de nuestros propios pasos

Cuando caminamos, nuestro cerebro se las arregla para que ignoremos el sonido de nuestros propios pasos. Sin embargo, si escuchamos unos a nuestra espalda, es probable que nos sobresaltemos, especialmente si transitamos por un callejón oscuro. ¿Se trata de una manera de ayudarnos a sobrevivir? Un equipo de científicos ha descubierto los procesos neuronales que los ratones usan para ignorar sus propios pasos. Y resulta que el descubrimiento ofrece nuevos conocimientos sobre cómo aprendemos a hablar y tocar música.

«La capacidad de ignorar los propios pasos requiere que el cerebro almacene y recupere recuerdos y realice cálculos bastante estelares», explica David Schneider, profesor asistente en el Centro de Ciencias Neurales de la Universidad de Nueva York y uno de los principales autores del artículo. «Estos son los componentes básicos de otros comportamientos de generación de sonido más importantes, como reconocer los sonidos que haces al aprender a hablar o tocar un instrumento musical».

La investigación, realizada en la Facultad de Medicina de la Universidad de Duke, se centró en una intuición, que normalmente ignoramos el sonido de nuestros propios pasos, como un vehículo para comprender fenómenos neuronales más grandes: cómo este comportamiento revela la capacidad de reconocer y recordar el sonido de los propios movimientos en relación con los de sus entornos más grandes.

«La capacidad de anticipar y discriminar estos sonidos relacionados con el movimiento de los sonidos ambientales es fundamental para la audición normal», explica Schneider. «Pero cómo el cerebro aprende a anticipar los sonidos resultantes de nuestros movimientos sigue siendo en gran parte desconocido».

Para explorar esto, Schneider y sus colegas, Janani Sundararajan y Richard Mooney en la Escuela de Medicina de Duke, diseñaron un «sistema de realidad virtual acústica» para los ratones. Aquí, los científicos controlaron los sonidos que los ratones hacían caminando en una cinta mientras monitoreaban la actividad neuronal de los animales, permitiéndoles identificar los mecanismos del circuito neural que aprenden a suprimir los sonidos relacionados con el movimiento.

En general, encontraron una flexibilidad en la función neuronal: los ratones desarrollaron un «filtro sensorial» ajustable que les permitió ignorar los sonidos de sus propios pasos. A su vez, esto les permitió detectar mejor otros sonidos que surgen de su entorno. «Para los ratones, esto es realmente importante», dijo Schneider. «Son presas de otros animales, por lo que realmente deben poder escuchar a un gato que se arrastra sobre ellos, incluso cuando caminan y hacen ruido».

Aprender música
Ser capaz de ignorar los sonidos de los propios movimientos también es importante para los humanos. Pero la capacidad de anticipar los sonidos de nuestras acciones es fundamental para comportamientos humanos más complejos, como hablar o tocar música.

«Cuando aprendemos a hablar o tocar música, predecimos qué sonidos vamos a escuchar, como cuando nos preparamos para golpear teclas en un piano, y lo comparamos con lo que realmente escuchamos», explica Schneider. «Usamos desajustes entre la expectativa y la experiencia para cambiar la forma en que tocamos, y mejoramos con el tiempo porque nuestro cerebro está tratando de minimizar estos errores».

Ser incapaz de hacer predicciones como esta también puede estar relacionado con diferentes patologías. «Se cree que los circuitos de predicción hiperactiva en el cerebro conducen a alucinaciones similares a la voz asociadas con la esquizofrenia, mientras que la incapacidad de aprender las consecuencias de las propias acciones puede llevar a una parálisis social debilitante, como en el autismo», explica Schneider. «Al descubrir cómo el cerebro normalmente hace predicciones sobre los sonidos autogenerados, abrimos la oportunidad de comprender una habilidad fascinante, predecir el futuro y profundizar nuestra comprensión de cómo se rompe el cerebro durante la enfermedad».




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