La “brújula» interna de las aves migratorias, al descubierto: “sienten” el magnetismo de la Tierra

Vista, oído, olfato, gusto y tacto son los cinco sentidos corporales “tradicionales”, los que se enseñan en la escuela. Algunos científicos añaden varios más, los que permiten percibir el dolor, la temperatura, la autoconciencia corporal, el movimiento, el equilibrio… Investigadores británicos y alemanes han descifrado cómo funciona la sensibilidad magnética de las aves migratorias. Un sentido que les permite orientarse utilizando el campo magnético de la Tierra.

Los científicos intuían que las aves migratorias “sienten” el campo magnético del planeta y que gracias a esa facultad lograban orientarse en sus viajes, incluso cuando apenas hay luz. Pero llevaban décadas buscando la «brújula» interna de estos animales. Ahora creen que la han encontrado.

Un grupo de biólogos, químicos y físicos de las universidades de Oxford (Reino Unido) y Oldenburgo (Alemania) ha probado en el laboratorio que las aves migratorias nocturnas, como el petirrojo europeo (Erithacus rubecula), cuentan con un sentido magnético basado en los criptocromos (fotorreceptores de luz azul presente en animales y plantas), un tipo de proteína del ojo.

Un «sensor magnético» que ayuda a las aves en las migraciones

Los investigadores han publicado en la revista “Nature” un estudio que demuestra que una de esas proteínas fotorreceptoras localizada en la retina de las aves migratorias, denominada criptocromo 4 (CRY4), es sensible a los campos magnéticos. Y creen que ese es el buscado “sensor magnético” que las ayuda en las migraciones.

El grupo de estudiosos, encabezado por el profesor Henrik Mouritsen, ha descubierto además que el CRY4 de los petirrojos es más sensible al magnetismo que el de otras especies de aves, como las gallinas (Gallus gallus) o las palomas (Columba livia). Un hecho que respalda aún más el papel de esta proteína como sensor magnético.

Los autores del estudio extrajeron en primer lugar el código genético del criptocromo 4 en los petirrojos y, a continuación, produjeron la proteína en grandes cantidades mediante cultivos de células bacterianas.

Después, investigadores del departamento de Química de la Universidad de Oxford aplicaron una novedosa gama de técnicas de resonancia magnética y óptica para estudiar esa proteína, y lograron demostrar su marcada sensibilidad a los campos magnéticos.

El informe también arroja luz sobre el mecanismo por el que surge esa sensibilidad magnética. Está basado en reacciones de transferencia de electrones desencadenadas por la absorción de luz azul.

Cálculos de mecánica cuántica

Las proteínas como el criptocromo están formadas por cadenas de aminoácidos. En concreto, el criptocromo 4 del petirrojo tiene 527. Gracias a cálculos de mecánica cuántica, dos de los coautores del estudio, el químico Peter Hore y el físico Ilia Solovyov, comprobaron que cuatro de esos 527 aminoácidos, de un tipo conocido como triptófanos, son esenciales para las propiedades magnéticas de la molécula.

Según estos cálculos, los electrones “saltan” de un triptófano al siguiente, generando pares de radicales que son magnéticamente sensibles. Los científicos comprobaron que si se sustituían esos triptófanos por otros aminoácidos se bloqueaba el movimiento de los electrones; esto es, las aves se quedarían sin “brújula”.

La conclusión de los investigadores es que la luz impulsa en la proteína CRY4 una reacción química, que a su vez desencadena efectos cuánticos que podrían amplificar las señales magnéticas.

Sin embargo, los autores creen que las proteínas involucradas podrían ser significativamente más sensibles en su entorno nativo. “En las células de la retina, las proteínas probablemente estén fijadas y alineadas, aumentando su sensibilidad a la dirección del campo magnético”, señalan.

Además, también es probable que estén asociadas con otras proteínas que podrían amplificar las señales sensoriales. El equipo sigue buscando estos “socios de interacción” aún desconocidos.

“Los pájaros cantores migratorios nocturnos son navegantes notablemente competentes. Al volar solos y a menudo a grandes distancias, utilizan varias señales direccionales que incluyen, de manera crucial, una brújula magnética dependiente de la luz”, recogen los investigadores en el resumen de su informe.

En estudios anteriores estos mismos investigadores alemanes habían comprobado que la contaminación electromagnética antropogénica, por ejemplo por exposición a ondas de radio AM, interrumpe la orientación de las aves migratorias. Y ese efecto se constata incluso si las señales son solo una milésima parte del valor límite definido por la Organización Mundial de la Salud (OMS) como inofensivas.

El peculiar sistema de orientación de los petirrojos

La investigación viene a confirmar los resultados de otra anterior, realizada en 2009 por científicos de la misma universidad alemana y de la de Auckland, en Nueva Zelanda, que ya señalaron que los petirrojos utilizan parte de su sistema visual para orientarse siguiendo el campo magnético de la Tierra en sus desplazamientos migratorios.

En aquella investigación se demostró que una región del cerebro llamada “cúmulo N” es la responsable de la sensibilidad magnética de estas aves migratorias.

Los investigadores desactivaron quirúrgicamente el “cúmulo N” en algunos ejemplares de petirrojo y comprobaron que las aves operadas ya no eran capaces de percibir los campos magnéticos y que tenían que recurrir al sol u otras estrellas para orientarse.

El experimento de 2009 desechó la hipótesis de que la orientación magnética de los petirrojos dependía de la existencia de magnetorreceptores (cristales de mineral de hierro) en la parte superior del pico y que el nervio trigeminal transmitía al cerebro la información sobre los campos magnéticos.

Tras cortar la conexión trigeminal de esos magnetorreceptores con el cerebro, no se apreció efecto alguno en la capacidad de los petirrojos para orientarse por los campos magnéticos.

Quedó entonces pendiente conocer cómo funcionaba la “brújula magnética” de las aves migratorias, algo que parece haber quedado despejado ahora con esta última investigación germano-británica.

Informe de referencia: https://www.nature.com/articles/s41586-021-03618-9

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