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Electrorreceptores (ampollas de Lorenzini) y canales de línea lateral en la cabeza de un tiburón .

La electrorrecepción o electrocepción es la capacidad biológica de percibir estímulos eléctricos naturales . [1] Se ha observado casi exclusivamente en animales acuáticos o anfibios, ya que el agua es un conductor de electricidad mucho mejor que el aire. Las excepciones conocidas son los monotremas ( equidnas y ornitorrincos ), cucarachas y abejas . La electrorrecepción se utiliza en la electrolocalización (detección de objetos) y para la electrocomunicación .

Resumen [ editar ]

Electrolocalización activa. Los objetos conductores concentran el campo y los objetos resistivos expanden el campo.
Para el pez elefante (aquí Gnathonemus ), el campo eléctrico emana de un órgano eléctrico en la región de la cola (rectángulo gris). Es detectado por las áreas electrorreceptivas de la piel, utilizando dos fosas eléctricas (fóveas) para buscar e inspeccionar objetos de forma activa. Se muestran las distorsiones de campo creadas por dos tipos diferentes de objetos: una planta que conduce mejor que el agua, arriba (verde) y una piedra no conductora, abajo (gris). [2] [3]
Más información: Pez eléctrico

Hasta hace poco, la electrorrecepción se conocía solo en vertebrados . Investigaciones recientes han demostrado que las abejas pueden detectar la presencia y el patrón de una carga estática en las flores. [4] En los vertebrados, la electrorrecepción es un rasgo ancestral, es decir que estuvo presente en el último ancestro común de todos los vertebrados. [5] Esta forma de electrorrecepción ancestral se denomina electrorrecepción ampular, y los propios órganos receptores se denominan Ampollas de Lorenzini . [1] No todos los vertebrados que poseen electrorrecepción tienen ampollas de Lorenzini. Las ampollas de Lorenzini existen en peces cartilaginosos ( tiburones , rayas , quimeras), peces pulmonados , bichires , celacantos , esturiones , espátulas , salamandras acuáticas y cecilias . [5] [6] Otros vertebrados que tienen electrorrecepción tales como bagre , Gymnotiformes , Mormyridiformes , monotremas , y al menos una especie de cetáceo todos tienen diferentes formas secundariamente derivadas de electrorrecepción. [1] [7] La electrorrecepción ampular es pasiva y se usa predominantemente en la depredación. [8] [9][1] Dos grupos de peces teleósteos son débilmente eléctricos y participan en la electrorrecepción activa : los peces cuchillo neotropicales ( Gymnotiformes ) y lospeceselefante africanos ( Notopteroidei ). Una rara excepción terrestre es el equidna de pico largo occidental, que tiene alrededor de 2.000 electrorreceptores en su pico, en comparación con 40.000 para su pariente monotrema semiacuático, el ornitorrinco de pico de pato . [10]

Electrolocalización [ editar ]

Los animales electrorreceptivos utilizan este sentido para localizar objetos a su alrededor. Esto es importante en nichos ecológicos donde el animal no puede depender de la visión: por ejemplo, en cuevas, en aguas turbias y de noche. Muchos peces usan campos eléctricos para detectar presas enterradas. Algunos embriones y crías de tiburón se "congelan" cuando detectan la señal eléctrica característica de sus depredadores. [11] Se ha propuesto que los tiburones pueden usar su sentido eléctrico agudo para detectar el campo magnético de la tierra detectando las corrientes eléctricas débiles inducidas por su natación o por el flujo de las corrientes oceánicas. El comportamiento al caminar de las cucarachas puede verse afectado por la presencia de un campo eléctrico estático: les gusta evitar el campo eléctrico. [12] Lanzadores de repollotambién se sabe que evitan los campos eléctricos. [12]

Electrolocalización activa [ editar ]

En la electrolocalización activa, [13] el animal detecta el entorno que lo rodea generando campos eléctricos y detectando distorsiones en estos campos utilizando órganos electrorreceptores. Este campo eléctrico se genera por medio de un órgano eléctrico especializado que consta de músculos o nervios modificados. Este campo puede modularse para que su frecuencia y forma de onda sean exclusivas de la especie y, a veces, del individuo (consulte Respuesta de evitación de interferencias ). Los animales que utilizan la electrorrecepción activa incluyen los peces débilmente eléctricos , que generan pequeños pulsos eléctricos (denominados "tipo pulso") o producen una descarga cuasi sinusoidal del órgano eléctrico (denominada "tipo onda"). [14]Estos peces crean un potencial que suele ser inferior a un voltio (1 V). Los peces débilmente eléctricos pueden discriminar entre objetos con diferentes valores de resistencia y capacitancia , lo que puede ayudar a identificar el objeto. La electrorrecepción activa típicamente tiene un rango de aproximadamente una longitud corporal, aunque los objetos con una impedancia eléctrica similar a la del agua circundante son casi indetectables.

Electrolocalización pasiva [ editar ]

Ver también: Electrolocalización pasiva en peces.

En la electrolocalización pasiva, el animal detecta los campos bioeléctricos débiles generados por otros animales y los utiliza para localizarlos. Estos campos eléctricos son generados por todos los animales debido a la actividad de sus nervios y músculos. Una segunda fuente de campos eléctricos en los peces son las bombas de iones asociadas con la osmorregulación en la membrana branquial. Este campo está modulado por la apertura y cierre de la boca y las hendiduras branquiales. [11] [15] Muchos peces que se alimentan de peces electrogénicos utilizan las descargas de sus presas para detectarlos. Este comportamiento de una especie que recopila información de las señales comunicativas de una especie diferente se denomina "escucha clandestina" [16].y se ha observado en el bagre de diente afilado africano electrorreceptivo ( Clarias gariepinus ) mientras cazaba Marcusenius macrolepidotus débilmente eléctrico. [17] Esto ha llevado a la presa a desarrollar señales más complejas o de mayor frecuencia que son más difíciles de detectar. [18]

La electrorrecepción pasiva se lleva a cabo únicamente mediante electrorreceptores ampulares en peces. Es sensible a las señales de baja frecuencia (desde menos de uno hasta decenas de Hertz). [ cita requerida ]

Los peces utilizan la electrorrecepción pasiva para complementar o reemplazar sus otros sentidos cuando detectan presas y depredadores. En los tiburones, sentir un dipolo eléctrico por sí solo es suficiente para hacer que intenten comérselo. [ cita requerida ]

Electrocomunicación [ editar ]

Los peces débilmente eléctricos también pueden comunicarse modulando la forma de onda eléctrica que generan, una capacidad conocida como electrocomunicación. [19] Pueden usar esto para atraer parejas y exhibiciones territoriales. Algunas especies de bagres usan sus descargas eléctricas solo en exhibiciones agonísticas . [ aclaración necesaria ]

En una especie de Brachyhypopomus (un género de peces de río sudamericanos pertenecientes a la familia Hypopomidae , comúnmente conocidos como peces cuchillo de nariz roma ), el patrón de descarga eléctrica es similar a la descarga electrolocalizadora de bajo voltaje de la anguila eléctrica . Se supone que esto es una forma de mimetismo batesiano de la anguila eléctrica poderosamente protegida. [20]

Mecanismo sensorial [ editar ]

La electrorrecepción activa se basa en electrorreceptores tuberosos que son sensibles a estímulos de alta frecuencia (20-20.000 Hz). Estos receptores tienen un tapón suelto de células epiteliales que acopla capacitivamente las células receptoras sensoriales al entorno externo. Sin embargo, la electrorrecepción pasiva se basa en receptores ampulares que son sensibles a estímulos de baja frecuencia (por debajo de 50 Hz). Estos receptores tienen un canal lleno de gelatina que va desde los receptores sensoriales hasta la superficie de la piel. Los peces eléctricos mormyrid de África usan receptores tuberosos conocidos como Knollenorgans para detectar señales de comunicación eléctrica.

Ejemplos [ editar ]

Tiburones y rayas [ editar ]

Los tiburones y las rayas (miembros de la subclase Elasmobranchii ), como el tiburón limón , dependen en gran medida de la electrolocalización en las etapas finales de sus ataques, como puede demostrarse por la robusta respuesta de alimentación provocada por campos eléctricos similares a los de sus presas. [21] Los tiburones son los animales más sensibles a la electricidad que se conocen y responden a campos de CC tan bajos como 5 nV / cm.

Los sensores de campo eléctrico de los tiburones se denominan ampollas de Lorenzini . Consisten en células electrorreceptoras conectadas al agua de mar por poros en el hocico y otras zonas de la cabeza. Un problema con los primeros cables telegráficos submarinos fue el daño causado por los tiburones que detectaban los campos eléctricos producidos por estos cables. Es posible que los tiburones usen el campo magnético de la Tierra para navegar por los océanos usando este sentido.

Pez huesudo [ editar ]

La anguila eléctrica (en realidad un pez cuchillo , no una anguila ), además de su capacidad para generar descargas eléctricas de alto voltaje, [22] utiliza pulsos de voltaje más bajo para la navegación y la detección de presas en su hábitat turbio. [23] Esta habilidad se comparte con otros gymnotiformes .

Monotremas [ editar ]

El ornitorrinco es un mamífero monotrema que utiliza la electrorrecepción.

Los monotremas son el único grupo de mamíferos terrestres que se sabe que han evolucionado la electrorrecepción. Mientras que los electrorreceptores en peces y anfibios evolucionaron a partir de órganos mecanosensoriales de la línea lateral, los de los monotremas se basan en glándulas cutáneas inervadas por nervios trigémino. Los electrorreceptores de los monotremas consisten en terminaciones nerviosas libres ubicadas en las glándulas mucosas del hocico. Entre los monotremas, el ornitorrinco ( Ornithorhynchus anatinus ) tiene el sentido eléctrico más agudo. [24] [25] El ornitorrinco tiene casi 40.000 electrorreceptores dispuestos en una serie de franjas a lo largo del pico, lo que probablemente ayude a localizar a las presas. [26]El sistema electrorreceptivo del ornitorrinco es altamente direccional, con el eje de mayor sensibilidad apuntando hacia afuera y hacia abajo. Al hacer movimientos rápidos de cabeza llamados "movimientos sacádicos " al nadar, los ornitorrincos exponen constantemente la parte más sensible de su pico al estímulo para localizar a sus presas con la mayor precisión posible. El ornitorrinco parece utilizar la electrorrecepción junto con los sensores de presión para determinar la distancia a la presa a partir del retraso entre la llegada de las señales eléctricas y los cambios de presión en el agua. [25]

Las capacidades electrorreceptivas de las dos especies de equidna (que son terrestres) son mucho más simples. Los equidnas de pico largo (género Zaglossus ) poseen solo 2,000 receptores y los equidnas de pico corto ( Tachyglossus aculeatus ) tienen solo 400 concentrados en la punta del hocico. [26] Esta diferencia se puede atribuir a su hábitat y métodos de alimentación. Los equidnas occidentales de pico largo viven en bosques tropicales húmedos donde se alimentan de lombrices de tierraen hojarasca húmeda, por lo que su hábitat es probablemente favorable a la recepción de señales eléctricas. Contrario a esto, está el hábitat variado pero generalmente más árido de su pariente de pico corto que se alimenta principalmente de termitas y hormigas en nidos; la humedad en estos nidos permite presumiblemente que se utilice la electrorrecepción en la caza de presas enterradas, particularmente después de las lluvias. [27] Los experimentos han demostrado que los equidnas pueden entrenarse para responder a campos eléctricos débiles en el agua y el suelo húmedo. Se supone que el sentido eléctrico del equidna es un remanente evolutivo de un antepasado parecido al ornitorrinco. [25]

Delfines [ editar ]

Los delfines han evolucionado la electrorrecepción en estructuras diferentes a las de los peces, anfibios y monotremas. Las criptas vibrisales sin pelo en la tribuna del delfín de Guayana ( Sotalia guianensis ), originalmente asociadas con bigotes de mamíferos, son capaces de electrorrecepción tan baja como 4.8 μV / cm, suficiente para detectar peces pequeños. Esto es comparable a la sensibilidad de los electrorreceptores en el ornitorrinco. [28] Hasta la fecha (junio de 2013), estas células se han descrito a partir de un solo espécimen de delfín.

Abejas [ editar ]

Las abejas recogen una carga estática positiva mientras vuelan por el aire. Cuando una abeja visita una flor, la carga depositada en la flor se filtra al suelo con el tiempo. Las abejas pueden detectar tanto la presencia como el patrón de campos eléctricos en las flores, y usan esta información para saber si una flor ha sido visitada recientemente por otra abeja y es probable que tenga una concentración reducida de néctar . [4] Las abejas detectan campos eléctricos a través del aire aislante por mecano-recepción, no por electrorrecepción. Las abejas perciben los cambios del campo eléctrico a través de los órganos de Johnston en sus antenas y posiblemente otros mecanorreceptores. Distinguen diferentes patrones temporales y los aprenden. Durante el baile de meneo, las abejas parecen utilizar el campo eléctrico que emana de la abeja bailarina para comunicarse a distancia. [29] [30]

Efectos sobre la vida silvestre [ editar ]

Se ha afirmado que los campos electromagnéticos generados por pilones y mástiles tienen efectos adversos sobre la vida silvestre; Se ha publicado una lista de 153 referencias a esto. [31]

Ver también [ editar ]

  • Sistemas sensoriales activos
  • Bioelectromagnetismo
  • Detección de características (sistema nervioso)
  • Respuesta para evitar interferencias
  • Stefano Lorenzini (descubrimiento)
  • Efecto auditivo de microondas
  • ¿Qué es el sexto sentido? ( Wikiversidad )

Referencias [ editar ]

  1. ^ a b c d Electrorrecepción . Bullock, Theodore Holmes. Nueva York: Springer. 2005. ISBN 978-0387231921. OCLC  77005918 .CS1 maint: otros ( enlace )
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Enlaces externos [ editar ]

  • Centro ReefQuest para la investigación de tiburones
  • Electrolocalización en Scholarpedia
  • Videoclips de Gnathonemus, Apteronotus y Ameiurus
  • Electrorrecepción en peces, anfibios y monotremas - Map of Life, Universidad de Cambridge