Animales con imanes en la cabeza: inducción magnética, bioquímica cuántica y nanocristales de magnetita para no perderse

Los tritones alpinos nacen y viven como larvas en pozas, estanques o arroyos. Tras la metamorfosis y aún jóvenes, salen del agua y pasan casi todo el año en la espesura de los bosques húmedos de Europa. Pero cuando llega la época de aparearse, regresan a la misma poza en la que nacieron. Para valorar su sentido de la orientación, alejaron a algunos hasta 42 kilómetros de su charca. Y enfilaban en línea recta su regreso a casa, sin problemas, con sus apenas 12 centímetros de tamaño. Como otros muchos animales, estos anfibios perciben el campo magnético terrestre, que les sirve de brújula y de G...

Los tritones alpinos nacen y viven como larvas en pozas, estanques o arroyos. Tras la metamorfosis y aún jóvenes, salen del agua y pasan casi todo el año en la espesura de los bosques húmedos de Europa. Pero cuando llega la época de aparearse, regresan a la misma poza en la que nacieron. Para valorar su sentido de la orientación, alejaron a algunos hasta 42 kilómetros de su charca. Y enfilaban en línea recta su regreso a casa, sin problemas, con sus apenas 12 centímetros de tamaño. Como otros muchos animales, estos anfibios perciben el campo magnético terrestre, que les sirve de brújula y de GPS, para conocer su lugar en la Tierra y poder regresar. Pero los humanos aún estamos empezando a entender este superpoder.

“El campo magnético terrestre nos permea a todos”, recuerda Francisco Javier Diego-Rasilla, de Asociación Herpetológica Española, en el Museo Nacional de Ciencias Naturales. “Pero el sentido magnético, a diferencia de otros sentidos, es el más elusivo de todos”, añade. Se sabe que anfibios como tritones y ranas perciben el magnetismo del planeta. Se ha documentado también en al menos 20 especies de aves y no solo las migratorias. Entre los peces, rayas y tiburones se orientan gracias a la polaridad magnética. En los reptiles, se cree que las tortugas boba regresan a la playa donde nacieron porque se fija en su cerebro un mapa mental con las coordenadas. Incluso unos pocos mamíferos, en especial murciélagos y ratopines, se apoyan en el magnetismo para volar de noche o moverse bajo tierra en completa oscuridad.

Pero una cosa es saber que muchos animales tengan ese sentido magnético y otra es localizar su mecanismo. No hay, o al menos no se ha encontrado todavía, un órgano específico para percibir el campo magnético, como son la nariz o las manos para el olfato o el tacto. En la retina de aves migratorias localizaron unas proteínas, criptocromos, sensibles a la luz azul: son el primer peldaño de un complejo mecanismo de orientación basado en la física cuántica. Se cree que las tortugas boba tienen en algún lugar de su cuerpo partículas de magnetita, un mineral magnético, que generan internamente. Y los anfibios tienen dentro de la cabeza una glándula clave para su orientación.

“Necesitas saber adónde vas, pero también dónde estás”, comenta Diego-Rasilla. Es decir, no basta con una brújula que te marque el norte para guiarte. También se necesita un mapa como punto de partida. “Hay tareas, como moverse en un eje perpendicular, ir hacia la orilla de la charca, en las que basta con la brújula”, añade el investigador, que lleva décadas estudiando el sentido magnético de los anfibios. “Pero los tritones alpinos, que migran por la noche, además de la brújula, usan un mapa mental para sus migraciones”, añade. En este mapa conservan las coordenadas que les permiten regresar. Lo que ha descubierto Diego-Rasilla tras años de experimentos, de capturar estos tritones (Ichthyosaura alpestris) y llevárselos lejos, es que recalibran su brújula actualizando el mapa cada día: justo cuando se pone el Sol se alinean con un eje norte-sur, pero ligeramente desviado hacia el este, “y justo cuando menos perturbaciones en el campo magnético hay”, recuerda el investigador.

Cuando en los años 60 del siglo pasado, dos ornitólogos alemanes, W. Merkel y W. Wiltschko, descubrieron que los petirrojos europeos volaban desde el norte del Europa hasta África gracias a la magnetorrecepción, el escepticismo entre sus colegas fue la norma. Y eso que sus experimentos fueron rigurosos: soltados en alargadas jaulas rodeadas de bobinas de Helmholtz, que generan su propio campo magnético, cancelando otros (como el terrestre), los pajarillos reajustaban su vuelo en función del nuevo campo.

Sin embargo, se fueron acumulando las pruebas. Pronto se descubrió que lo que guía a las aves no es solo la polaridad del campo (el norte magnético), sino su intensidad. El campo magnético terrestre se debe a la presencia de un núcleo de hierro parcialmente fundido en un planeta que gira. Es, como enseñan a los escolares en Primaria, un gigantesco electroimán. La brújula aviar, que no funciona como las que fabrican los humanos, se apoyaría en nanopartículas de magnetita que tendrían en el pico para percibir la intensidad del imán.

Hay otro posible mecanismo que aún no se entiende del todo bien: la percepción inclinación del campo la detectan los petirrojos y otras aves gracias a unas moléculas fotosensibles en sus ojos, en especial el derecho. Estos criptocromos desencadenan un proceso bioquímico con efectos propios de la física cuántica: forman pares de radicales libres, donde los electrones no están emparejados que se comportan en función del campo magnético.

Cargadores inalámbricos en el oído

Pero las palomas parece que se orientan de otra manera. En ellas no se ha encontrado magnetita y pueden orientarse en completa oscuridad. En un trabajo recién publicado en Science, un grupo de científicos ha logrado encontrar el mecanismo neuronal y molecular con el que perciben el campo magnético terrestre siguiendo otro principio, el de la inducción magnética. “Es el mismo que se utiliza en los cargadores inalámbricos”, compara Gregory Nordmann, del Instituto Max Planck de Inteligencia Biológica y la Universidad de Múnich (Alemania).

“Cuando un campo magnético cambia, produce una corriente eléctrica en un conductor. En la navegación de las palomas, el campo magnético no se mueve; es el ave la que lo hace. Al volar o girar la cabeza, se desplaza a través del campo magnético terrestre, y este movimiento induce diminutas señales eléctricas en los canales semicirculares del oído interno”, explica Nordmann. “Un conjunto de células electrosensoriales especializadas detectan estas señales: captan las corrientes inducidas y envían la información al cerebro, proporcionando a la paloma una brújula fiable e independiente de la luz”, completa el científico alemán.

El mecanismo confirmado en las palomas, el mismo que se cree usan elasmobranquios como rayas y tiburones, eleva a tres los sistemas conocidos hasta ahora con los que los animales se guían: nanocristales de magnetita, bioquímica cuántica dependiente de la luz e inducción magnética. “Esto sugiere que la magnetorrecepción evolucionó de forma convergente; es decir, diferentes especies, con anatomías y necesidades ecológicas distintas, han desarrollado capacidades sensoriales similares a través de mecanismos biológicos diferentes”, apuesta Nordmann.

El caso más fascinante de sentido magnético quizá sea el de las tortugas boba (Caretta caretta). Las crías emergen de la arena, se alejan mar adentro para, pasados de 20 a 30 años recorriendo miles de kilómetros, volver a la misma playa a poner sus propios huevos. En un reciente experimento, un grupo de investigadores interfirió en su percepción magnética. Aunque recogidas en la costa de Carolina del Norte (Estados Unidos), durante ocho meses las alimentaron mientras con un pulso magnético les hacían sentir el campo magnético existente mucho más al sur, en Haití o en las Islas Turcos y Caicos (territorio de ultramar de Reino Unido). Buscaban así condicionarlas al estilo del trabajo de Pavlov con los perros, para que asociaran unas coordenadas magnéticas con el premio de la comida.

Una vez condicionadas, buscaron ‘dejarlas ciegas’ magnéticamente antes de volver a situarlas virtualmente en alguna de las islas caribeñas. Las pequeñas dejaron de mostrar el alborozo previo a que las desorientaran. Esto apuntaría a la presencia de magnetita en su interior.

“Se ha propuesto que el sentido de orientación magnética de los animales podría implicar reacciones bioquímicas influenciadas por el campo magnético terrestre”, recuerda en un correo Alayna Mackiewicz, investigadora de la Universidad de Carolina del Norte en Chapel Hill y primera autora de este trabajo, publicado en Journal of Experimental Biology. “Dado que las reacciones químicas propuestas son temporales, un pulso magnético no debería tener un efecto duradero”, destaca la investigadora. “En cambio, es probable que los cristales de magnetita estén incrustados en células sensoriales especializadas, y el pulso magnético podría remagnetizar estos diminutos imanes y, por lo tanto, alterar la información magnética enviada al sistema nervioso”, completa.

La magnetita podría ser lo que las conectara con la playa donde nacieron. Gracias a estos nanocristales, quedarían fijadas sus coordenadas en su cerebro justo antes de echarse al mar. Lo resume así Mackiewicz: “Existen pistas que respaldan la hipótesis de la impronta geomagnética en tortugas marinas, donde los individuos se identifican con el campo magnético de su lugar de nacimiento y utilizan esta información para regresar a sus playas natales”. Pero termina reconociendo que “se desconoce el mecanismo exacto, pero es probable que utilicen información magnética para guiarse en el regreso a su lugar de origen”.