Nueva técnica identifica las celdas magnéticas en animales por viéndolos spin | No exactamente Rocket Science

Un migración robin puede mantener un curso recto incluso cuando vuela a través de un cielo nublado, carente de hitos obvios. Eso es porque puede detectar el campo magnético de la tierra. Algo en su cuerpo actúa como una brújula de la vida, dándole un sentido de dirección y posición.

Esta habilidad – conocida como magnetoreception – no es exclusiva de robins. Se ha encontrado en muchas otras aves, tiburones y rayas, salmón y trucha, tortugas, murciélagos, hormigas y abejas y posiblemente de vacas, ciervos y zorros. Pero a pesar de más de 50 años de investigación, los detalles del sentido magnético están siendo difíciles de alcanzar.

A diferencia de la luz, sonidos o sabores, que van y vienen, el campo magnético de la tierra siempre es ‘on’. Para estudiar cómo animales lo sentido, los científicos primero tienen que cancelar utilizando bobinas magnéticas y configuración su propio campo artificial.  El campo también impregna todo el cuerpo, por lo que no hay ninguna apertura obvia, como un ocular o auditivo, donde un sensor magnético sería más probable es que se encuentran.

En las aves – la mejor estudiadas de los animales de detección magnética – científicos han reducido la ubicación de un sensor posible al ojo (a veces, sólo una), el pico y posiblemente el oído interno. Pero ha sido mucho más complicado encontrar las células individuales responsables de la detección de campos magnéticos. Ahora, Stephan Eder de la Universidad Ludwig-Maximilians de Munich ha desarrollado una manera de hacerlo. Es engañosamente simple: mirar las células bajo el microscopio, rodeado por un campo magnético giratorio y detectar los que comienzan a girar.

Eder se centró en la nariz de la trucha arco iris. En 1997, Michael Walker mostró que uno de los nervios faciales del pez produce señales eléctricas cuando son expuestos a campos magnéticos. También identificó las células en la nariz que parecía contener cristales de hierro y podría ser magnetoreceptors.

Eder probado esta idea colocando el tejido de la nariz de la trucha dentro de un “magnetoscope” – un microscopio rodeado de bobinas magnéticas. Las bobinas producen un campo rota lentamente, y Eder notó que 1 de cada 10.000 células comenzó a girar. “Fue un momento de Eureka,” dice Michael Winklhofer, quien lideró el estudio. “Estaba realmente contento que funcionó”.

La rareza de las células ilustra cuán difíciles sentidos magnéticos son estudiar. “Nos enfrentamos con un problema de la aguja en un pajar,” dice Winklhofer. “Las células son fuertemente magnéticas, y si éstas se encuentran espaciadas demasiado estrechamente, interfieren entre sí, que se deterioraría la sensibilidad del sentido magnético.

Todas las celdas de spinning tenían una masa oscura en las puntas, que resultaron para ser rico en hierro. Probablemente está hecha de un mineral de hierro llamado magnetita, las mismas cosas en las agujas de la brújula. Eder piensa que este macizo de hierro de alguna manera está anclada a la membrana de la célula. A medida que gira el campo magnético, el hierro gira y arrastra la celda junto con él.

“Hace unos 30 años, muchos investigadores han sospechado que al menos algunos animales utilizan cristales de magnetita a magnetismo de sentido,” dice Ken Lohmann, que estudia las tortugas y las langostas. “[Pero] son diminutas partículas de magnetita en animales, y encontrarlos bajo un microscopio ha demostrado para ser sumamente difícil. Este nuevo estudio informa de una manera inteligente de hacerlo.”

Hay otras maneras de detectar las células ricas en hierro, pero sus deficiencias han llevado a los científicos hacia abajo los extremos muertos antes. Por ejemplo, un colorante llamado azul de Prusia puede manchar los depósitos de hierro, pero estos no siempre son magnéticos. Durante años, los científicos pensaban que palomas tenían neuronas cargado de magnetita en sus picos. Este año, Christoph Treiber destruido esa hipótesis, mostrando que las “neuronas” eran realmente glóbulos blancos, y la “magnetita” fue realmente hierro anticuado de glóbulos rojos. Con el método de Eder, no debería suceder tales falsos positivos – si gira la célula, es joder bien magnético.

El método también muestra que estas células son más sensibles a los campos magnéticos que nadie habría imaginado – lo suficientemente sensible como para recoger pequeñas variaciones en la dirección e intensidad. Como Eder escribe, “[son] no sólo suficiente para detectar la dirección del norte magnético pero también probable que forman la base de un sistema sensorial magnética precisa.”

“Si o no estas células son realmente responsables de detectar campos magnéticos sigue siendo una cuestión abierta,” dice David Keays, quien condujo el estudio que había desmentido las neuronas pico magnético de palomas. “Parece prometedora, pero se requerirá más experimentos para un caso convincente para hacerse”.

Este estudio debe allanar el camino para tales experimentos. Se podría utilizar para aislar a gran número de celdas magnéticas de diferentes animales. Estos podrían entonces ser “individualmente cosechados” entender sus características genéticas y físicas, según David Dickman, quien fue el primero en encontrar las neuronas que responden a los campos magnéticos.

Equipo de Winklhofer está planeando sobre el uso de la técnica para estudiar otras partes de peces y los picos de las palomas de homing. Quizás finalmente puede resolver la controversia sobre las neuronas y macrófagos. Mientras tanto, cabe señalar que método de hilatura de Eder sólo se aplica a las celdas que contienen otros cristales de hierro o magnetita. Hay otras formas en que animales podrían detectar campos magnéticos. Una alternativa consiste en el ojo, una molécula llamada Criptocromo y algunos la física cuántica. Echar un vistazo a mi función de New Scientist para más información sobre.

Referencia:Eder, Cadiou, Muhamad, McNaughton, Kirschvink & Winklhofer. 2012. Magnético caracterización de células de vertebrados magnetoreceptor candidato aislados. PNAS http://dx.doi.org/10.1073/pnas.1205653109

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09 De julio de 2012 por Ed Yong en comportamiento Animal, Animal sentidos, animales, aves, peces, seleccione | 5 comentarios | Feed RSS | Trackback >

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