23 junio 2016

La brújula oculta del cuerpo ¿qué es y cómo funciona?

Por Eric Hand Jun. 23, 2016

Que muchos animales puedan detectar y responder al campo magnético de la Tierra ya no está en duda, y las personas, también, pueden tener un sentido magnético. Pero cómo funciona este sexto sentido sigue siendo un misterio. Algunos investigadores dicen que se basa en un mineral de hierro, la magnetita; otros lo atribuyen a una proteína presente en la retina llamada criptocromo. La magnetita se ha encontrado en picos de aves y narices de peces e incluso en el cerebro humano, como reportó en 1992 Joe Kirschvink del Instituto de California de Tecnología en Pasadena, y es extremadamente sensible a los campos magnéticos. Como resultado, según dicen Kirschvink y otros, le permite saber al animal no sólo a qué dirección se dirige (sentido del compás), sino también dónde está. "Una brújula no puede explicar cómo una tortuga marina puede migrar todo el camino alrededor del océano y volver al mismo tramo específico de playa donde nació" dice el neurobiólogo Kenneth Lohmann, de la Universidad de Carolina del Norte, Chapel Hill. Un sentido del compás es suficiente para que un animal pueda averiguar la latitud, con base en los cambios en la inclinación de las líneas de campo magnético (plano en el ecuador, y hundido en los polos). Pero la longitud requiere detectar sutiles variaciones en la intensidad de campo de lugar en lugar, un mapa adicional o poste de señales, que la magnetita podría suministrar, dice Lohmann. Excepto en las bacterias, sin embargo, nadie ha visto cristales de magnetita que actúen como un sensor magnético. Los cristales pueden ser otra cosa -por ejemplo, productos de desecho del metabolismo del hierro, o una forma que tiene el cuerpo de secuestrar metales pesados ​​cancerígenos. En la década de 2000, los científicos encontraron células portadoras de magnetita en los picos de las palomas. Sin embargo, un estudio de seguimiento encontró que los supuestos magnetorreceptores eran, de hecho, células inmunes macrófagos, que no tenían nada que ver con el sistema nervioso. Y debido a que no hay una mancha única o marcador para la magnetita, se pueden hacer falsos avistamientos. Los científicos que estudian la magnetorrecepción proponen dos posibles mecanismos: un sensor mecánico basado en el mineral magnético magnetita  y un sensor bioquímico basado en la proteína criptocromo.
Scientists studying magnetoreception are zooming in on two possible mechanisms: a mechanical sensor based on the magnetic mineral magnetite and a biochemical sensor based on the protein cryptochrome.
C. Bickel/Science
Los criptocromos, también, ofrecen mucho atractivo. Cuando la luz de longitud de onda corta incide sobre ellos, se convierten en lo que los químicos llaman un "par radical": una molécula que contiene dos electrones no apareados cuyos giros pueden ser ya sea alineado o no. Un campo magnético puede voltear los giros de ida y vuelta entre los estados alineados y no alineados, cambiando el comportamiento químico de la molécula. En 1978, Klaus Schulten, un físico de la Universidad de Illinois, Urbana-Champaign, había sugerido que los animales podían utilizar las reacciones de pares radicales para la magnetorrecepción. Pero él no disponía de una molécula que pudiese apoyar esas reacciones, sino finales de 1990, cuando los investigadores descubrieron el criptocromo, que actúa como un sensor de luz en la retina de mamíferos. La mayoría de los investigadores se centraron en el control del criptocromo sobre los relojes circadianos, pero Schulten sabían que la molécula podría formar un par radical. "Ese fue mi día", dice Schulten. "Finalmente ahora tenía un muy buen candidato". En 2000, se publicó un estudio que muestra cómo los campos magnéticos podrían influir en las reacciones del criptocromo para crear luz y manchas oscuras en los campos visuales de las aves. Un sensor de criptocromo en la retina podría explicar por qué la luz azul o verde parece activar los compases de las aves, mientras que la luz roja los inhibe, o por qué los pájaros parecieran distinguir el norte del sur midiendo los cambios en la inclinación del terreno en lugar de leer el campo magnético directamente. (El criptocromo no puede "sentir" la polaridad magnética) Al igual que con la magnetita, sin embargo, los científicos aún no han visto la molécula en acción y no saben exactamente cómo se podrían alterar los circuitos neuronales. Peor aún, los experimentos de laboratorio muestran que se necesitan campos magnéticos de órdenes de magnitud más fuertes que los de la Tierra para disparar un sensor de criptocromo. Entonces, ¿quién tiene la razón? No tiene que ser uno u otro, dice Peter Hore, físico químico de la Universidad de Oxford en el Reino Unido que le gusta la idea de que la naturaleza ha evolucionado con dos sistemas diferentes de magnetorreceptción. "El sentido del mapa podría ser de la magnetita, y el sentido de compás podría ser de los pares radicales", dice. Sería lo mejor de ambos mundos, o al menos la mejor forma de navegar por éste.

Traducido por Rubén Carvajal

DOI: 10.1126/science.aaf5804
Eric Hand

Eric Hand

Eric Hand is a staff writer who covers Earth and planetary science.

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