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  • Los ocho ojos de las arañas

    Los ocho ojos de las arañas

    Existen unas cuarenta y ocho mil especies de arañas que se distribuyen en prácticamente todos los ambientes terrestres del planeta, con la excepción de los de la Antártida. Con un sólo caso de una curiosa araña herbívora de Centroamérica, la inmensa mayoría de las especies de araña son depredadoras que se alimentan de insectos y otros artrópodos. Casi todas tienen cuatro pares de ojos, que varían mucho en tamaño y función, dependiendo de los hábitos de cada especie. Las arañas que cazan activamente a sus presas, por ejemplo, tienden a poseer grandes ojos capaces de formar imágenes estereoscópicas muy nítidas. En cambio, las especies que usan telarañas para capturar a sus presas generalmente tienen ojos más pequeños, algunos de los cuales sólo detectan movimientos de las luces y las sombras.

    Figura 1. Los cuatro pares de ojos de una araña saltarina: AM ojos anteriores medios; AL anteriores laterales; PM posteriores medios; PL posteriores laterales. La foto original es de J. J. Harrison, Wikimedia Commons.

    ¿Cómo es que las arañas llegaron a tener ocho ojos? La mitología de la tribu Winnebago de Nebraska lo explica en uno de los muchos relatos del origen del mundo que tiene este pueblo originario de la zona de los Grandes Lagos del norte de los Estados Unidos.

    LOS OJOS DE LA ARAÑA
    Una leyenda del pueblo Winnebago (Ho-Chunk)

    Una vez que el Creador del Mundo hubo terminado su obra, buscó a un guardián que pudiera vigilarla. Escogió primero a Tortuga, quien no resultó un buen vigía porque sus cortas patas no le permitían extender bien su cuerpo. El Creador buscó otro guardián. El elegido, Cuervo, tenía una gran visión pero resultó muy dicharachero y regañón, pues nunca callaba y se la pasaba reprendiendo a todos los demás. El Creador tuvo que buscar otro vigilante. El tercer elegido fue Oso, quien resultó un gran vigía porque podía levantarse sobre sus patas y ver muy lejos. Sin embargo, Oso tenía muy mal genio y peleaba con todos. El Creador decidió entonces nombrar a Araña como su nuevo vigía.

    Araña podía trepar en la vegetación, lo que le permitía ver muy lejos. Además, su voz era tan tenue que nadie más que el propio Creador podía escucharla. Al principio, Araña tenía solamente dos ojos, como todos los demás. Complacido con su trabajo, el Creador decidió otorgar a Araña otros seis ojos, para que pudiera divisar en todas las direcciones del mundo. Desde entonces, todas las arañas tienen ocho ojos.

    Basado en D. L. Smith (1997)

    LOS OJOS DE LA ARAÑA
    Una historia evolutiva

    Los dos grupos de artrópodos terrestres más ricos en especies (los insectos y las arañas) descienden de una línea evolutiva muy antigua que surgió en los mares del Cámbrico, hace más de quinientos millones de años. La evidencia fósil muestra que desde entonces algunos artrópodos ya habían desarrollado sistemas visuales con ojos muy complejos, como los de los trilobites y los de un depredador gigante conocido como Anomalocaris.

    Cuando los ancestros de los insectos y los de las arañas invadieron el ambiente terrestre (cada línea por su lado), se dieron cambios importantes en la anatomía y la función de los ojos, como adaptaciones al nuevo ambiente. Los insectos retuvieron el patrón general de un solo par de ojos, generalmente de gran tamaño y constituido por miles de componentes individuales (llamados facetas). A diferencia de estos «ojos compuestos» de los insectos, las arañas desarrollaron un mayor número de ojos, generalmente ocho, con muchas menos facetas. De hecho, en muchos casos las facetas de los ojos de los arácnidos se han fusionado en una sola lente, para constituir un «ojo simple».

    Figura 2. Los insectos tienen un par de ojos compuestos de miles de facetas. En algunas especies los ojos son órganos muy complejos, con facetas y células fotosensibles especializadas en diferentes funciones. ©2020 Héctor T. Arita

    El ojo de algunos insectos contiene facetas especializadas, algunas de las cuales detectan movimiento, mientras que otras forman imágenes más detalladas y otras pueden diferenciar colores o incluso detectar luz ultravioleta. En las arañas, estas diferentes funciones se reparten entre los diferentes tipos de ojos.

    Las arañas saltarinas son especies que acechan y capturan sus presas activamente, sin usar telarañas. Para hacer eso necesitan una visión muy aguda que les permita detectar, perseguir y capturar sus presas. Esta función la cumple el par de ojos anteriores medios (AM, Figura 1), que son enormes y que forman imágenes muy nítidas de un área relativamente pequeña. Al mismo tiempo, las arañas saltarinas pueden ser presa de depredadores más grandes, por lo que requieren también una visión periférica que les permita detectar posibles peligros. Esta otra función la desempeña el par de ojos anteriores laterales (AL en la Figura 1), que son también muy grandes pero que están especializados en cubrir un área de visión mucho más amplia, aunque con menor nitidez.

    Como los ojos AL se proyectan hacia el frente, es posible que los otros cuatro ojos (los pares posteriores, PL y PM en la Figura 1) sirvan para detectar movimientos y sombras provenientes de atrás y de los lados. De esta manera, tal como en la leyenda del pueblo Winnebago, las arañas pueden cubrir con su campo de visión todas «las direcciones del mundo» desde donde se pudiera encontrar algún peligro.

    Otras arañas que persiguen activamente a sus presas tienen configuraciones y funciones de los ojos similares a las de las arañas saltarinas, aunque existen variaciones en cuanto cuales de los ojos cumplen cada función. En las arañas lince, por ejemplo, son los ojos posteriores laterales (PM) los que son más grandes, más proyectados al frente y que proveen las imágenes necesarias para detectar y perseguir las presas. El resto de los ojos son relativamente más pequeños y proyectados en otras direcciones y funcionan principalmente para detectar sombras y movimientos de posibles peligros.

    Figura 3. Una araña lince verde. El círculo marca el órgano especializado con los ocho ojos. © 2020 Héctor T. Arita

    Las arañas que capturan sus presas con telarañas tienen ojos mucho más pequeños y ninguno de ellos forma imágenes muy nítidas. En todos los casos, aún estos diminutos ojos se pueden relacionar con los cuatro tipos ilustrados en la Figura 1. La gran diversidad de sistemas de visión en las cerca de cuarenta y ocho mil especies de arañas representa variaciones en el mismo tema general: cuatro pares de ojos con diferentes grados de desarrollo y con diferentes posiciones.

    Figura 4. Los ojos de una araña lince en vista dorsal (izquierda) y frontal (derecha). Los acrónimos (AM, AL, PM, PL) son los de la figura 1 y muestran la homología (correspondencia evolutiva) entre los ojos de las arañas saltarinas y las arañas lince. ©2020 Héctor T. Arita

    La leyenda de los Winnebago se refiere al origen de los ocho ojos de la araña como una solución a un problema particular. La historia evolutiva del orden Araneae se refiere a las adaptaciones de esos ocho ojos a la multitud de diferentes necesidades de las miles y miles de especies de arañas.

    REFERENCIAS

    Morehouse, N. I., Buschbeck, E. K., Zurek, D. B., Steck, M., & Porter, M. L. (2017). Molecular evolution of spider vision: New opportunities, familiar players. The Biological Bulletin233(1): 21-38. Una revisión técnica de la evolución de los ojos y de la visión entre los arácnidos.

    Smith, D. L. (1997). Folklore of the Winnebago tribe. University of Oklahoma Press. Una compilación de leyendas del pueblo Winnebago, adaptadas y comentadas por un propio miembro del grupo.

    Spano, Lauren, Skye M. Long, and Elizabeth M. Jakob. (2012) «Secondary eyes mediate the response to looming objects in jumping spiders (Phidippus audax, Salticidae).» Biology Letters 8(6): 949-951. Estudio experimental que demuestra las diferentes funciones de los ojos de una especie de araña saltarina.

  • Los luchadores mongoles ancestrales

    Luchadores mongoles durante el Naadam. Wikipedia

    El Naadam es el festival cultural más importante en Mongolia.  Durante tres días, cientos de contendientes participan en “los tres juegos de los hombres” que dan vida al festival: arquería, carreras de caballos y la famosa lucha mongola o Bökh, en la que los gladiadores se enfrentan sin más arma que su propio cuerpo hasta encontrar al campeón.  Las reglas y el protocolo asociados a esta competencia son tan básicos que al observar a los contendientes uno puede fácilmente echar a volar la imaginación y evocar las grandes hazañas de los invencibles guerreros mongoles de la era de Gengis Kan, quien promovió el Bökh como una forma de entrenamiento de alto nivel.  Existen platones del siglo III A.C. con representaciones de luchadores mongoles que, con su imagen capturada en el tiempo, parecen querer demostrarnos que la lucha es tan antigua como la propia cultura mongola, o tal vez más antigua.

    Mongolia es también sitio de una de las formaciones geológicas más interesantes desde el punto de vista paleontológico.  En los años 1920s, Roy Chapman Andrews y su equipo del Museo Americano de Historia Natural cautivaron al público estadounidense con los relatos de sus expediciones al desierto de Gobi en busca de fósiles.  Andrews era un científico muy serio y experimentado, pero también era un intrépido aventurero que no se detenía ante nada con tal de conseguir los ejemplares importantes.  Su imagen, que algunos han especulado que podría haber sido la inspiración para el personaje de Indiana Jones, llegó incluso a aparecer en la portada de la revista Time.

    Roy Chapman Andrews (con sombrero y binoculares) en el desierto de Gobi

    Las expediciones de Andrews se concentraron en la formación Djadochta en el sur de Mongolia, que corresponden al Cretácico superior, con una edad de entre 75 y 84 millones de años.  La reconstrucción del sitio indica que en esa época la región era árida, con pequeñas e intermitentes corrientes de agua y con un paisaje dominado por extensos bancos de arena.  El descubrimiento más famoso de la expedición de Andrews fue el de los primeros huevos de dinosaurio que se conocieron, que fueron asignados originalmente a Protoceratops, un pariente de Triceratops, el famoso dinosaurio con tres cuernos.  Hace unos años se demostró que en realidad los huevos descubiertos por Andrews son de Oviraptor, un dinosaurio depredador.

    En los años de la dominación soviética sobre Mongolia, la formación Djadochta siguió siendo explorada por paleontólogos rusos y polacos. En 1971, una expedición conjunta Polonia-Mongolia descubrió una de las piezas fósiles más asombrosas que se conocen.  Se trata de los restos de dos dinosaurios trabados en lo que aparenta ser una última lucha por la vida, en una pose no muy diferente a la de los guerreros del Bökh.  Uno de los animales, un Velociraptor, muestra la garra en forma de hoz de su pata trasera aparentemente clavada en el costado del otro ejemplar, un Protoceratops.  Una de las patas delanteras del velocirraptor parece estar siendo mordida, en actitud defensiva, por su enemigo.

    Reconstrucción de la batalla final entre un Protoceratops y un Velociraptor. Ilustración de Raúl Martín publicada en Chiappe LM (2003)

    A diferencia de muchos otros fósiles, los restos de estos dinosaurios no están comprimidos y permiten incluso apreciar la disposición en tres dimensiones de los cuerpos de estos luchadores ancestrales.  Todo parece indicar que la muerte sorprendió a los dos dinosaurios justo en el momento en el que el velocirraptor atacaba a su posible víctima.  Dadas las características del sedimento y la reconstrucción del ambiente, el escenario más plausible es que los dos animales hayan sido sepultados por el colapso de una duna o por una repentina tormenta de arena.  Según un estudio reciente, los paleobiólogos pueden incluso especular sobre la hora en la que se libró esta singular batalla: Muy probablemente al atardecer o durante la noche.

    Lars Schmitz y Ryosuke Motani, paleobiólogos de la Universidad de California, analizaron la anatomía de las estructuras óseas asociadas con el ojo de varias especies de dinosaurios y otros reptiles para establecer los patrones de actividad diaria de estos animales.  La actividad de un animal puede ser diurna, nocturna, catemeral (con actividad tanto en el día como en la noche), o crepuscular (concentrada en el atardecer o amanecer).  Existe una muy buena correlación entre el patrón de actividad y la capacidad de captación de luz del aparato óptico.  Lógicamente, los animales nocturnos tienden a tener ojos de gran diámetro para formar imágenes más luminosas en la retina, aún en condiciones de baja luz en el ambiente.  Los animales diurnos, en cambio, tienden a tener ojos con diámetros pequeños para formar imágenes más nítidas y con mayor profundidad de enfoque en condiciones de iluminación intensa.  El tamaño del ojo puede inferirse midiendo el diámetro interior del anillo esclerótico, una estructura ósea que da soporte a la esclerótica (“el blanco del ojo”) en la mayoría de los reptiles y aves.

    Esqueleto de un ictiosaurio. Nótese el enorme anillo esclerótico en la región del ojo.

    Schmitz y Motani midieron el diámetro de los anillos escleróticos de 33 especies mesozoicas, a las que clasificaron en tres categorías: fotópicas, con anillos escleróticos pequeños y con actividad diurna; escotópicas, con anillos grandes y actividad nocturna; mesópicas, con anillos de tamaño intermedio y actividad catemeral o crepuscular.  Los investigadores encontraron que la mayoría de las especies voladoras (pterosaurios y aves) eran diurnas.  Por el contrario, varias de las especies de depredadores eran principalmente nocturnas, mientras que muchos herbívoros eran catemerales.

    La gran mayoría de las reconstrucciones de los ambientes en el Mesozoico muestran escenas diurnas de dinosaurios y otros animales.  Tradicionalmente se ha pensado que en el mundo mesozoico existía una separación del nicho temporal, con los dinosaurios siendo activos durante el día y relegando a los mamíferos primitivos a la noche.  Los datos de Schmitz y Motani parecen refutar ese escenario.  De acuerdo con ellos, los herbívoros, particularmente los grandes saurópodos como Diplodocus, habrían estado activos tanto de día como de noche, lo cual es consistente con la idea de que los herbívoros de gran talla necesitan alimentarse en forma continua para poder mantener funcionando sus enormes cuerpos.  Varios depredadores, entre ellos Velociraptor, habrían sido nocturnos, tal como lo son muchos de los carnívoros modernos.

    En el contexto del estudio de Schmitz y Motani, los productores de la serie de películas Parque Jurásico parecen haber acertado en la reconstrucción de algunos de los dinosaurios mostrados en las películas.  Los gigantescos braquiosaurios aparecen en Parque Jurásico alimentándose tanto de día como de noche, en concordancia con lo que se podría esperar de esos saurópodos de peso completo.  Por otro lado, los depredadores en los filmes de la serie parecen estar activos todo el día, pero las escenas más aterradoras son generalmente nocturnas, protagonizadas por tiranosaurios y velocirraptores (Parque Jurásico y El Mundo Perdido) y espinosaurios (Parque Jurásico III).

    También a partir de los resultados de Schmitz y Motani podemos saber más sobre los dinosaurios trabados en lucha mortal.  Los Protoceratops eran catemerales o crepusculares, mientras que los velocirraptores eran principalmente nocturnos.  Entonces podemos deducir que la batalla final de los dos animales capturados en el material fósil de Djadochta ocurrió muy probablemente al atardecer o, con una probabilidad un poco menor, durante la noche.  Echando a volar la imaginación, podemos visualizar a los dos dinosaurios trabados en una lucha ancestral, con sus siluetas dibujadas por los últimos rayos solares de un día normal de hace 80 millones de años.  A la mitad de la tremenda batalla por la subsistencia, los dos animales se ven sorprendidos por la repentina caída de arena sobre sus cuerpos aún trabados en feroz lucha.  Ese instante, esa estampa fugaz de la vida cretácica, quedó atrapado en el maravilloso fósil de Djadochta.

    De regreso al presente, al observar las enconadas batallas de los luchadores del Bökh, al recordar la historia de Gengis Kan y sus temibles guerreros del siglo XIII, y al contemplar la reconstrucción del fósil de la lucha de los dinosaurios cretácicos, no podemos sino pensar en la desértica zona del Gobi como el escenario de una y mil batallas que los diferentes habitantes de lo que ahora es Mongolia han librado desde hace millones de años.

    Referencias

    Chiappe LM (2003) A Field Trip to the Mesozoic. PLoS Biol 1(2): e40. doi:10.1371/journal.pbio.0000040

    Schmitz, L. y R. Motani. 2011. Nocturnality in dinosaurs inferred from scleral ring and orbit morphology. Science 332:705-708.