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Descubren los secretos de la migración de la mariposa monarca

Corrección de dirección de vuelo simulado en el tiempo del mediodía

Cada año migran más de 2.000 millas al calor relativo del centro de México

Los investigadores han descifrado el secreto de la brújula interna, codificada genéticamente, que millones de mariposas monarca utilizan para determinar la dirección - suroeste - a que deben volar cada otoño para llegar al centro de México.

Este viaje, que se repite instintivamente por generaciones de monarcas, continúa pese a que los números de ellas han caído en picado debido a la pérdida de su única fuente de alimento de las larvas de algodoncillo. Pero en medio de esta triste noticia un equipo de investigación cree que han descifrado el secreto de la brújula interna codificada genéticamente que las monarcas utilizan para determinar la dirección - suroeste - en que deben volar cada otoño.

Corrección de vuelo mañana-tarde mariposa monarca Corrección de vuelo mañana-tarde mariposa monarca

"Su brújula integra dos tipos de información - la hora del día y la posición del sol en el horizonte - para encontrar la dirección sur", dijo Eli Shlizerman, profesor asistente de la Universidad de Washington.

mariposas monarcaSi bien la naturaleza de la capacidad de la mariposa monarca para integrar la hora del día y la ubicación del sol en el cielo se conoce a partir de investigaciones previas, los científicos nunca han entendido cómo recibe y procesa esta información el cerebro de la monarca. Shlizerman, que tiene citas conjuntas en el Departamento de Matemáticas Aplicadas y el Departamento de Ingeniería Eléctrica, se asoció con colegas de la Universidad de Michigan y la Universidad de Massachusetts para modelar cómo se organiza dentro de su cerebro la brújula de la monarca.

"Queríamos entender cómo está procesando la monarca estos diferentes tipos de información para producir este comportamiento constante - volar al suroeste cada otoño", dijo Shlizerman, quien es el autor principal de un reciente documento del equipo en la revista Cell Reports.

Las monarcas usan sus grandes y complejos ojos para controlar la posición del sol en el cielo. Sin embargo, la posición del sol no es suficiente para determinar la dirección. Cada mariposa también debe combinar esa información con la hora del día para saber a dónde ir. Afortunadamente, como la mayoría de los animales, incluidos los seres humanos, las monarcas poseen un reloj interno basado en la clave rítmica de la expresión de genes. Este reloj mantiene un patrón diario de la fisiología y el comportamiento. En la mariposa monarca, el reloj está situado en las antenas y su información viaja a través de las neuronas hasta el cerebro.

Los biólogos han estudiado previamente los patrones rítmicos en antenas la de monarca que controlan el reloj interno, así como la forma de descifrar con sus ojos compuestos la posición del sol en el cielo. Los colaboradores de Shlizerman, entre ellos Steven Reppert en la Universidad de Massachusetts, registraron las señales de los nervios en las antenas de monarcas mientras que transmiten información de reloj al cerebro, así como información de la luz de los ojos.

integratión de corrección de vuelo en la mariposa monarca

"Hemos creado un modelo que incorpora esta información - cómo envían esta información al cerebro las antenas y ojos", dijo Shlizerman. "Nuestro objetivo era modelar qué tipo de mecanismo de control hace el trabajo dentro del cerebro, y luego nos preguntamos si nuestro modelo podía garantizar la navegación sostenida en la dirección suroeste".

En su modelo, dos mecanismos neurales - un inhibidor y un excitador - generaban señales de control de los genes del reloj en las antenas. Su modelo tenía un sistema similar en lugar de discernir la posición del sol en base a las señales de los ojos. El equilibrio entre estos mecanismos de control ayudaría a descifrar al cerebro de la monarca qué la dirección era suroeste.

dirección con el azimuth solar

Sobre la base de su modelo, también parece que durante el curso de corrección las monarcas no se limitan a hacer la vuelta más corta para volver a la ruta. Su modelo incluye una característica única - un punto de separación que controla si la monarca gira a la derecha o a la izquierda la cabeza en la dirección suroeste.

"La ubicación de este momento de cambios del campo visual de la mariposa monarca es durante todo el día", dijo Shlizerman. "Y nuestro modelo predice que la monarca no cruzará este punto cuando realiza una corrección de rumbo para regresar al suroeste".

Sobre la base de sus simulaciones, si una monarca pierde su curso debido a una ráfaga de viento o un objeto en su trayectoria, convertirá cualquier dirección que no sea requerida para cruzar el punto de separación.

Estudios adicionales necesitarían confirmar si el modelo de los investigadores es consistente con la anatomía del cerebro de la mariposa monarca, la fisiología y el comportamiento. Hasta el momento, los aspectos de su modelo, como el punto de separación, parecen compatibles con los comportamientos observados.


Corrección de dirección de vuelo simulado en el tiempo de la tarde

"En experimentos con monarcas en distintos momentos del día, usted ve ocasiones en que sus turnos de correcciones de rumbo son inusualmente largas, lentas o meandros", dijo Shlizerman. "Estos podrían ser los casos en los que no pueden hacer un giro más corto porque requeriría cruzar el punto de separación".

Su modelo sugiere una explicación simple de por qué las mariposas monarca son capaces de revertir el curso en la primavera y dirigirse al noreste de vuelta a los Estados Unidos y Canadá. Los cuatro mecanismos neuronales que transmiten información sobre el reloj y la posición del sol deberían informarles simplemente de la dirección contraria.

"Y cuando esto sucede, sus puntos cardinales noreste en lugar de suroeste", dijo Shlizerman. "Es un sistema simple, robusto, para explicar cómo estas mariposas - generación tras generación - hacen esta notable migración".

Artículo científico: Neural Integration Underlying a Time-Compensated Sun Compass in the Migratory Monarch Butterfly

Modificado por última vez enDomingo, 17 Abril 2016 23:15