Cefalópodos y roedores bajo una nueva mirada, y en general los animales se observan bajo otros criterios, con apoyo de las nuevas tecnologías.

Los compañeros de vida de la humanidad nos dejan sorprendidos cuando al estudiarse bajo otra perspectiva, distinta a la tradicional, esa que nos lleva a encumbrarnos, sintiendo que somos el punto más elevado de la evolución, dos ejemplos que nos muestran otra perspectiva de ellos, adicionalmente se comienza a reconocer el papel que la fauna juega en este planeta, bajo nuevos estudios con visión científica, y la flora, como los bosques también esta inmersa en la maravillosa "biomasa", la que hace ser a la Tierra el organismo vivo que recién empezamos a conocer.

Pulpos, calamares y sepias poseen un sistema nervioso complejo y capacidad cognitiva

Ejemplar macho de pulpo rayado del Pacífico. Foto Ap. 

Los cefalópodos son una clase de invertebrados marinos perteneciente al filo de los moluscos. Existen más de 800 especies actuales, ​ comúnmente llamados pulpos, calamares, sepias y nautilos. Todos pertenecen a la subclase coleoidea, a excepción del nautilos, perteneciente a la subclase Nautilina.

Los cefalópodos de cuerpo blando como los pulpos, calamares y sepias son invertebrados excepcionalmente inteligentes, han evolucionado con un sistema nervioso muy complejo.

Debido a la edición elevada de Ácido Ribonucleico (ARN) en sus tejidos nerviosos, un equipo de investigadores plantea la hipótesis de que la regulación de ese material puede desempeñar un papel importante en el éxito cognitivo de este grupo.

Un equipo de investigadores alemanes y estadunidenses demostró que la evolución del cerebro de los pulpos está vinculada a una espectacular expansión de su repertorio de microARN.

Si nos remontamos lo suficiente en la historia evolutiva, nos encontramos con el último ancestro común conocido de los humanos y los cefalópodos: un animal primitivo parecido a un gusano, con una inteligencia mínima y unos ojos simples. Posteriormente, el reino animal puede dividirse en dos grupos de organismos: los que tienen columna vertebral, vertebrados, y los que no. Mientras los vertebrados, sobre todo los primates y otros mamíferos, llegaron a desarrollar cerebros grandes y complejos con diversas capacidades cognitivas, los invertebrados no, salvo los cefalópodos.

Los científicos se han preguntado durante mucho tiempo por qué un sistema nervioso tan complejo sólo pudo desarrollarse en estos moluscos. Ahora, un equipo internacional, dirigido por investigadores del Centro Max Delbrück de Medicina Molecular de la Asociación Helmholtz en Berlín, Alemania, es uno de los dieciséis centros de investigación de la Asociación Helmholtz de Centros de Investigación Alemanes; y de la Universidad Colegio Dartmouth, en Nuevo Hampshire de Estados Unidos, expuso una posible razón. Según explican, los pulpos poseen un repertorio masivamente ampliado de microARN (miARN) en el tejido neural, lo que refleja desarrollos similares ocurridos en los vertebrados.

“Esto es lo que nos une a los pulpos”, afirma en un comunicado Nikolaus Rajewsky, del Instituto de Biología de Sistemas Médicos del Centro Max Delbrück, jefe del Laboratorio de Biología de Sistemas de Elementos Reguladores de Genes y autor del artículo. Señaló que el hallazgo probablemente signifique que los (miARN) tengan un papel fundamental en el desarrollo de cerebros complejos, según su trabajo publicado en "Sciences Advances".

La fascinación de Rajewsky por los pulpos comenzó hace años, durante una visita nocturna al Acuario de la Bahía de Monterey, en California, y así lo expresó: “Vi a esta criatura sentada en el fondo del tanque y pasamos varios minutos, o así lo creí, mirándonos. Mirar a un animal de esos es muy diferente a ver a un pez: No es muy científico, pero sus ojos desprenden una sensación de inteligencia”.

Ojo de un pulpo común. Trabajo de Becky A. Dayhuff, Environmental Educator. - NOAA Photo Library: reef1072.

Sostiene Rajewsky: "Los pulpos tienen ojos de “cámara” de complejidad similar a la de los humanos. Desde una perspectiva evolutiva, son únicos entre los invertebrados. Tienen un cerebro central y un sistema nervioso periférico, capaz de actuar de forma independiente. Si pierden un tentáculo, éste sigue siendo sensible al tacto y puede seguir moviéndose. La razón por la que son los únicos que han desarrollado funciones cerebrales tan complejas podría residir en que utilizan sus brazos con mucha intención, como herramientas para abrir conchas, por ejemplo. Son muy curiosos y pueden recordar cosas. También pueden reconocer a las personas y, de hecho, les gustan más unas que otras. Los investigadores creen ahora que incluso sueñan, ya que cambian el color y las estructuras de la piel mientras duermen. Dicen que si quieres conocer a un alienígena, ve a bucear y hazte amigo de un pulpo”.

Las ratas pueden mover la cabeza al ritmo de la música.

El descubrimiento, presentado en ‘Science Advances’, no sólo ofrece más información sobre la mente animal, sino también sobre los orígenes de nuestra propia música y danza. Foto Ap / Archivo.

Una investigación acaba de demostrar que moverse con precisión al ritmo de la música no es una habilidad innata exclusiva de los humanos, tras comprobar que las ratas también tienen esta capacidad.

Se ha descubierto que el ritmo óptimo para asentir con la cabeza depende de la constante de tiempo en el cerebro, esto es, la velocidad a la que nuestro cerebro puede responder a algo, que es similar en todas las especies. Esto significa que la capacidad de nuestros sistemas auditivo y motor para interactuar y moverse al ritmo de la música puede estar más extendida entre las especies de lo que se pensaba.

Este nuevo descubrimiento, presentado en "Science Advances", no sólo ofrece más información sobre la mente animal, sino también sobre los orígenes de nuestra propia música y danza. Al parecer, la capacidad de acompasar nuestros movimientos a la música depende en cierta medida de nuestra capacidad genética innata, y hasta ahora se pensaba que esta habilidad era un rasgo exclusivamente humano.

Aunque los animales también reaccionan al oír ruidos, o pueden emitir sonidos rítmicos, o ser entrenados para responder a la música, esto no es lo mismo que los complejos procesos neuronales y motores que trabajan juntos para permitirnos reconocer naturalmente el ritmo de una canción, responder a él o incluso predecirlo, lo que se conoce como sincronización del ritmo.

Hace relativamente poco tiempo, los estudios de investigación, y los vídeos caseros, han demostrado que algunos animales parecen compartir nuestro impulso de moverse al ritmo de la música. Ahora, el nuevo trabajo de un equipo de la Universidad de Tokio demuestra que las ratas son uno de ellos.

Ha explicado en un comunicado el profesor asociado Hirokazu Takahashi, de la Escuela de Postgrado de Ciencia y Tecnología de la Información: "Las ratas mostraron una sincronización innata, es decir, sin ningún tipo de entrenamiento o exposición previa a la música, del ritmo de forma más clara dentro de las 120-140 bpm (pulsaciones por minuto), a las que los humanos también muestran la más clara sincronización del ritmo. El córtex auditivo, la región de nuestro cerebro que procesa el sonido, también estaba sintonizado a 120-140 bpm, lo que pudimos explicar utilizando nuestro modelo matemático de adaptación cerebral. La música ejerce una fuerte atracción sobre el cerebro y tiene profundos efectos sobre la emoción y la cognición. En detalle, para utilizar la música de forma eficaz, tenemos que revelar el mecanismo neural que subyace a este hecho empírico. También soy especialista en electrofisiología, que se ocupa de la actividad eléctrica del cerebro, y llevo muchos años estudiando la corteza auditiva de las ratas".

El equipo tenía dos hipótesis alternativas:

La primera era que el tempo óptimo de la música para la sincronización del ritmo estaría determinado por la constante de tiempo del cuerpo. Ésta es diferente entre especies y mucho más rápida para los animales pequeños en comparación con los humanos (piense en la rapidez con la que una rata puede desplazarse).

La segunda era que el ritmo óptimo estaría determinado por la constante de tiempo del cerebro, que es sorprendentemente similar en todas las especies.

Afirma Takahashi: "Tras realizar nuestra investigación con veinte participantes humanos y diez ratas, nuestros resultados sugieren que el tempo óptimo para la sincronización de los latidos depende de la constante de tiempo del cerebro. Esto demuestra que el cerebro animal puede ser útil para dilucidar los mecanismos perceptivos de la música".

Describió lo realizado: "Las ratas llevaban acelerómetros inalámbricos en miniatura, que podían medir los más mínimos movimientos de la cabeza. Los participantes humanos también llevaban acelerómetros en los auriculares. A continuación, se les reprodujeron fragmentos de un minuto de la Sonata para dos pianos en re mayor, K. 448, de Mozart, a cuatro tempos diferentes: setenta y cinco por ciento, 100%, 200% y 400% de la velocidad original. El tempo original es de 132 bpm y los resultados mostraron que la sincronización de los latidos de las ratas era más clara dentro del rango de 120-140 bpm. El equipo también descubrió que tanto las ratas como los humanos sacudían la cabeza al compás de un ritmo similar, y que el nivel de sacudidas de la cabeza disminuía cuanto más se aceleraba la música. Hasta donde sabemos, éste es el primer informe sobre la sincronización innata del ritmo en animales que no se logró mediante el entrenamiento o la exposición musical".

Después de la original rata negra (Rattus rattus), se ha logrado por manejo genético, el tono azul americano, que es uno de varios colores de pelaje estándar. Tomada de Wikipedia.

La rata doméstica (Rattus norvegicus), está ligada a las actividades humanas y gracias a ello ha colonizado todo el mundo desde sus orígenes en China, si bien, es considerada una plaga en muchas zonas. El trabajo de los humanos ha dado origen a las ratas albinas y otras variedades utilizadas por el hombre como animal de laboratorio o doméstico, y en este último caso, son una elección perfecta para personas tranquilas que gusten de la compañía, pero a pesar de los mitos que hay con los pequeños animales, sus cuidados no son económicos. Se precisan jaulas muy espaciosas y decenas de accesorios para mantenerlas estimuladas psicológicamente, dada su alta inteligencia. Las ratas son animales gregarios y sociales, por lo que siempre han de vivir acompañadas de otras ratas, de su mismo sexo para evitar la cría. Además, las ratas domésticas pueden pasar tiempo solas, son muy leales y fácilmente entrenables, ya que disfrutan de los juegos de inteligencia y las motivaciones.

"También planteamos la hipótesis de que la adaptación a corto plazo en el cerebro estaba implicada en la sintonización del ritmo en el córtex auditivo. Pudimos explicarlo ajustando nuestros datos de actividad neural a un modelo matemático de la adaptación".

"Adicionalmente, nuestro modelo de adaptación demostró que, en respuesta a secuencias de clics aleatorios, el mayor rendimiento en la predicción del ritmo se producía cuando el intervalo medio entre estímulos, el tiempo entre el final de un estímulo y el comienzo de otro, era de unos 200 milisegundos, una milésima de segundo. Esto coincidía con las estadísticas de los intervalos entre estímulos en la música clásica, lo que sugiere que la propiedad de adaptación en el cerebro subyace a la percepción y creación de la música".

Además de ser una visión fascinante de la mente animal y del desarrollo de nuestra propia sincronización de ritmos, los investigadores también lo ven como una visión de la creación de la propia música.

Takahashi redondea sus comentarios: "A continuación, me gustaría revelar cómo se relacionan otras propiedades musicales, como la melodía y la armonía, con la dinámica del cerebro; y también me interesa saber cómo, por qué y qué mecanismos del cerebro crean campos culturales humanos como las bellas artes, la música, la ciencia, la tecnología y la religión. Creo que esta cuestión es la clave para entender cómo funciona el cerebro y desarrollar la  "inteligencia artificial" (IA) de próxima generación".

Los animales son poderosos aliados para reforestar, revela estudio.

Científicos examinaron bosques en regeneración en Panamá. En la imagen, un coatí. Fotografía MPI of Animal Behavior vía Europa Press.

Los esfuerzos para ayudar a los bosques a recuperarse de la deforestación hoy día se han centrado en aumentar el número de árboles. Sin embargo, un nuevo estudió descubrió un motor poderoso para la recuperación forestal: los animales.

El estudio fue realizado por un equipo internacional del Instituto Max Planck de Comportamiento Animal, la Escuela de Medio Ambiente de Yale, el Jardín Botánico de Nueva York y el Instituto Smithsoniano de Investigaciones Tropicales, que examinó bosques en regeneración en el centro de Panamá que tienen entre veinte y un ciento de años de abandono.

El conjunto único de datos reunidos reveló que los animales, al llevar una amplia variedad de semillas a áreas deforestadas, son claves para la recuperación de la riqueza y abundancia de especies de árboles a los niveles de crecimiento antiguo después de sólo cuarenta a setenta años de rebrote.

El artículo, publicado en Philosophical Transactions, de la Sociedad Real Biológica (B), es parte de una edición temática centrada en la recuperación del paisaje forestal como parte de la "Década de las Naciones Unidas sobre Restauración de Ecosistemas".

Fotografía de un Bosque Panameño. Tomada de El Siglo. Diario Panameño.

Un bosque es un ecosistema donde la vegetación predominante la constituyen los árboles y arbustos. Estas comunidades de plantas cubren grandes áreas de la Tierra y constituyen hábitats para los animales, moduladores de flujos hidrobiológicos y conservadores del suelo, constituyendo uno de los aspectos más relevantes de la "biosfera" del globo terráqueo. Aunque a menudo se han considerado como consumidores de dióxido de carbono atmosférico, los bosques maduros son prácticamente neutros por lo que respecta al carbono, y son solamente los alterados y los jóvenes los que actúan como dichos consumidores.

Afirmó la doctora Daisy Dent, asociada en sus investigaciones con el Max Planck Institute for Animal Behavior y el Smithsonian Tropical Research Institute, una de los autores principales del trabajo: “Los animales son nuestros mejores aliados en la reforestación. Nuestro estudio impulsa un replanteamiento de los esfuerzos de recuperación para que se trate de algo más que establecer comunidades de plantas”.

Sostuvo el estudiante posdoctoral Sergio Estrada-Villegas, de la Universidad del Rosario, en Bogotá, Colombia, y que es otro de los autores del estudio: "El trabajo también señala que situar los bosques en regeneración cerca de parches de crecimiento antiguo y reducir la caza alienta a los animales a colonizar y establecerse. Demostramos que considerar el ecosistema más amplio, así como las características del paisaje, mejora los esfuerzos de restauración. La dispersión de semillas por los animales es clave para la expansión de los bosques. En los trópicos, más de 80% de las especies de árboles pueden ser esparcidas por ellos. A pesar de esto, los esfuerzos de recuperación forestal continúan enfocándose en aumentar la cubierta de árboles en lugar de restablecer las interacciones entre animales y plantas que sustentan la función del ecosistema. Descubrir cómo contribuye la fauna a la reforestación es difícil porque se necesita información detallada sobre cuáles comen qué plantas”.

El bosque del Monumento Natural Barro Colorado, en el Canal de Panamá, ofrece una solución única al problema. En uno de los bosques tropicales mejor estudiados del mundo, generaciones de científicos han documentado interacciones de frugívoros para comprender qué grupos de animales dispersan qué especies de árboles.

Coatí en el parque Nacional Iguazú. fotografía de Albasmalko, trabajo propio.

Los mapaches, cacomixtles, coatíes, martuchas, y parientes forman el grupo de los prociónidos (Procyonidae) que forman una familia de los mamíferos carnívoros. Son los parientes más cercanos a la familia Mustelidae. Los prociónidos son un "clado" constituido por aproximadamente diecinueve géneros, de los cuales seis existen actualmente con catorce especies.

En el mencionado estudio, el equipo examinó los datos para determinar la proporción de plantas dispersadas por cuatro grupos de animales, mamíferos no voladores, aves grandes y pequeñas, así como murciélagos, y cómo esta proporción cambió durante un siglo de restauración natural.

Agregó la doctora Dent: “La mayoría de los estudios examinan los primeros 30 años de la sucesión, pero nuestros datos, que abarcan 100 años, nos dan una rara visión de lo que sucede en la fase de la restauración. El estudio halló que la mayoría de las plantas fueron dispersadas por mamíferos terrestres a lo largo de todas las edades del bosque, desde los veinte años hasta la vejez. Este resultado es bastante inusual para los bosques en regeneración posagrícolas. Es probable que la presencia de grandes extensiones de bosques preservados cerca de nuestros rodales secundarios, junto con la baja caza, haya permitido que las poblaciones de mamíferos prosperen y traigan una afluencia de semillas de los parches vecinos”.

Por su parte Estrada-Villegas concluyó: “Esperamos que esta información ayude a los profesionales a estructurar sus prácticas de restauración al permitir que las especies frugívoras ayuden en el proceso de restauración y aceleren la recuperación forestal”.

Es muy halagador que los científicos ahora trabajan con animales, bajo conceptos diferentes a los que tradicionalmente se le asignan, constituyen compañeros de estancia con la humanidad. 

Los bosques son a menudo hogar de muchos animales y especies de plantas, y la "biomasa" por área de unidad es alta comparada a otras comunidades de vegetación. La mayor parte de esta biomasa se halla en el subsuelo en los sistemas de raíces y como detritos de plantas parcialmente descompuestos. El componente leñoso de un bosque contiene al polímero orgánico complejo llamado lignina, cuya descomposición es relativamente lenta comparado con otros materiales orgánicos como son la celulosa y otros carbohidratos, este polímero es la base para formar materiales estructurales importantes en los tejidos de soporte de plantas vasculares y de algunas algas. Este componente de la madera realiza múltiples funciones que son esenciales para la vida de las plantas, por ejemplo, proporciona rigidez a la pared celular, realmente, los tejidos lignificados resisten el ataque de los microorganismos, impidiendo la penetración de las enzimas destructivas en la pared celular. La lignina fue mencionada por primera vez en 1813 por el botánico Agustín Pyrame de Candolle (1778 - 1841), que la describió como un material fibroso, insípido, insoluble en agua y alcohol, pero soluble en soluciones alcalinas débiles, y que se puede precipitar de la solución usando ácido, le asignó el nombre, que deriva de la palabra latina "lignum", esto es "leña". Es uno de los polímeros orgánicos más abundantes en la Tierra, sólo superada por la "celulosa", es la única fibra no polisacárido que se conoce. La lignina constituye el 30% del carbono orgánico no fósil y entre el veinte y el treinta y cinco por ciento  de la masa seca de la madera.

Por otra parte, la "celulosa" es un "homopolisacárido" y es la biomolécula orgánica más abundante ya que forma la mayor parte de la "biomasa" terrestre, igualmente, la pueden producir algunos seres vivos que pertenezcan al reino "protista". La bioquímica es el nombre del juego.

En la Machincuepa Cuántica se realizó la presentación "La bioquímica es el nombre del juego" el 22 de octubre de 2018, así como "La Bioquímica , lo cuántico y la vida en la Tierra" del 31 de enero de 2019 y "La Bioquímica en el planeta, el efecto invernadero y el cambio climático" del 18 de marzo del 2022, entre otros contenidos sobre este tema, de vital importancia.