Los ojos, desde los mecanismos más simples de enfatización de la luz a máquinas de alta definición

2009/09/01 Korta Hernandez, Nerea - Elhuyar Zientziaren Komunikazioa Iturria: Elhuyar aldizkaria

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Bajo el agua, a mil metros, llega muy poca luz. Difícilmente se puede ver nada. Sin embargo, los peces que habitan a estas profundidades tienen métodos para detectar si llega algún rayo de luz. Generalmente tienen ojos cilíndricos. De este modo, pueden detectar los rayos de los peces con luminiscencia y la dirección de la luz. Pero tienen un campo visual muy limitado, lo que puede ser muy peligroso en la vida salvaje.

Dos especies de peces abisales han superado este problema. Hasta hace poco no se capturaron ejemplares de estas dos especies, por lo que se creían erróneamente sobre ellas.

Uno de ellos es el pez Dolichopteryx longipes, sobre el que se decía que tenía cuatro ojos. Pero cuando fue capturado, los investigadores descubrieron la peculiaridad de sus ojos. No tiene cuatro ojos, sino dos. Los otros dos órganos ojivales son espejos. Estos espejos dirigen la luz hacia la retina para que puedan ver lo que tienen en la parte inferior. "Dirigen la luz a la vista real, es muy inteligente. De este modo se amplía el campo de captación, ya que tiene la oportunidad de ver el superior y el inferior", afirma la bióloga Miren Bego Urrutia, profesora e investigadora de Fisiología Animal de la UPV.

Este pez es el primer vertebrado que ha desarrollado espejos en los ojos para enfocar la luz y controla la orientación hacia un punto focal concreto. Sin embargo, la técnica que utiliza para crear el espejo no es nueva: utiliza plaquitas de cristal orgánico en muchas capas, como muchos peces hacen con los escamas.

El otro caso es el de Macropinna microstoma. Desde que fue descrito en 1939, ha sido un misterio, con una cabeza transparente que creían que sólo podía ver con sus ojos al superior. Pero recientemente se rodó un ejemplar por parte de los investigadores del Acuario de la Bahía Monterrey. Entonces vieron que el pez es capaz de moverse los ojos como querían, y que no está pegado en la cabeza hacia arriba. Eso es lo que explica que la cabeza sea transparente, ¡tiene los ojos dentro de la cabeza!

Potencial de ventaja

Todos los indicios apuntan a que en la Explosión Cámbrica apareció la capacidad de detectar la luz. Según los expertos, entonces surgió el depredador, por lo que cualquier ventaja podía ser determinante para la supervivencia. "Primero se produjo un proceso fotorreceptor: debe existir un pigmento, la luz debe excitar ese pigmento, lo que provocará una quinada nerviosa", explica Urrutia.

Urrutia aclara que este proceso aparece en todos los grupos de animales: "Se cree que la evolución de los ojos ha sido repetida, pero el punto inicial sería la fotorrecepción en todos". De hecho, científicos del Instituto Max Planck investigan los comienzos de la evolución ocular. Según ellos, el gusano acuático Platynereis dumerilii es la especie más cercana a la formación de los ojos. Tiene cuatro manchas oculares formadas por dos células: un fotorreceptor y una célula de pigmentación. Los expertos de Max Planck creen que cuando detecta la luz, una señal eléctrica mueve el gusano hacia la luz.

A partir de ahí, el entorno impuso las necesidades y, por tanto, las distintas formas de ver. Así, la fotorrecepción se convirtió en visión.

En los ojos capaces de crear imagen, los más simples se parecen a la cámara oscura, como los de Nautilus. Este molusco no ha cambiado durante millones de años y sus ojos son de los más antiguos. "No tiene lentes. Por un pequeño agujero entra la luz, lo que crea una imagen invertida en la parte trasera, como hacían las primeras cámaras fotográficas", afirma Urrutia.

Pero a menor profundidad y fuera del mar, las necesidades cambian. Hay más luz y más depredadores. Por ello, algunos artrópodos y moluscos tienen ojos de mayor campo visual, ojos compuestos. Las abejas son un ejemplo de ello. Los ojos compuestos están formados por grupos de ojos simples. Cada ojo simple es una omatidio, una unidad óptica. Cada uno de ellos recibe una parte del campo receptor. Se unen las zonas receptoras de cada unidad y se obtiene la imagen en mosaico. Pueden ser grandes ojos con alto contenido de omatidios; a mayor tamaño del ojo, mayor amplitud del campo visual.

Entre los vertebrados aparecieron los ojos que producen imágenes de alta resolución: los ojos de cámara fotográfica. Son similares a las cámaras fotográficas actuales, con lentes para refracción y concentración y con el iris como diafragma.

El ejemplo más conocido para el ser humano es el del ser humano, pero no el más perfecto. La visión humana tiene varias imperfecciones: "en primer lugar, los problemas normales de visión humana (miopía, astigmatismo...) serían mortales en la vida salvaje", explica Urrutia. Por otra parte, las células fotorreceptoras humanas están situadas al revés. La luz debe recorrer todo el globo ocular para llegar a la retina, donde se encuentran los fotorreceptores. Además, las células ganglionares que forman el nervio óptico salen por la vía de la luz, generando un punto ciego. Sería como pasar los cables por delante del objetivo de la cámara de fotos. Sin embargo, el punto ciego es compensado por la visión binocular y la parte que falta está formada por el cerebro.

Percepción de colores

La percepción de los colores también es diferente de una especie a otra. La luz no llega por igual a todas partes y los ojos se han adaptado según las necesidades.

"Los fotopigments son capaces de diferenciar colores. En los vertebrados, esto ocurre en los conos", dice Urrutia. En la retina hay conos y bastones, células fotorreceptoras sensibles a la luz. "Los fotopigments de los bastones, al ser todos del mismo tipo, proporcionan únicamente información sobre la intensidad". Los bastones funcionan bien en la oscuridad porque son muy sensibles a la luz. Pero los conos necesitan mucha luz, por lo que en la oscuridad no se puede ver color.

Al no verse ningún color en la oscuridad, los animales de la noche no necesitan muchos conos y tienen muchos bastones. Así, son capaces de verlos de noche, pero en general ven menos colores durante el día. Los del día tienen que diferenciar los colores: encontrar comida, buscar pareja, ver rapaces... Por tanto, tienen menos bastones y más conos.

Por ejemplo, los humanos tenemos tres tipos de conos: la visión tricromática. Un cono rodea al rojo, el otro al azul y el otro al verde. Esto permite ver una amplia gama de colores.

Durante mucho tiempo se ha creído que los perros lo ven en blanco y negro, pero los últimos estudios han demostrado que tienen una visión similar a la del hombre, con una gama más reducida de rojos y verdes.

La mayoría de los animales tienen dos tipos de conos: visión dicromática. Y los animales de la noche, como los mapaches y las huevas, lo ven en blanco y negro. Su visión es monocromática.

La necesidad a veces supera límites que parecen insuperables. Por ejemplo, las abejas y algunos pájaros deben recibir información de las flores para sobrevivir. Por ello, tienen cuatro o más tipos de conos que son capaces de detectar también a los ultravioletas. "Nosotros no tenemos fotopigmento para verlo --explica Urrutiak--, pero las características que a nosotros nos pasan desapercibidos pueden resultar atractivas para las abejas, ya que las flores les pueden enviar información importante".

En ecosistemas duros, como el desierto, es imposible cazar de día a la mayoría de los depredadores. Al salir de noche, algunas especies de serpientes utilizan infrarrojos para detectar la presa. Sin embargo, no detectan luz, sino calor. Detectan el infrarrojo con unos orificios faciales y luego la información se integra con la vista, creando algo parecido a la imagen. "Han realizado experimentos con las serpientes de castañuelas de Centroamérica. Por la noche, en el desierto, al bajar las temperaturas, los ratones y conejos salen de los burladeros. Las serpientes son capaces de detectar el calor y de localizarlo de forma muy eficiente", ha señalado Urrutia.

Sin embargo, los límites del espectro visible son muy similares a los de la visión humana. "Lo que los humanos ven es la parte más importante del espectro que nos llega del Sol. La parte de gran longitud de onda es filtrada por los vapores de agua atmosféricos. Otra parte es filtrada por ozono. Los filtros no son del todo efectivos y pasan algunos rayos. Pero los infrarrojos tienen poca energía para que ocurra la fotorrecepción. Los ultravioletas, por su parte, tienen demasiada energía y rompen las moléculas que la absorben". Por lo tanto, los límites físicos son insalvables, aunque algunos animales son capaces de distinguir más colores entre ellos.

Se puede pensar que ver más colores, tener visión nocturna, tener más campo visual o más rigor son ventajas. Pero, ¿con qué? Según Urrutia, "cada animal vive en unas condiciones. Lo adecuado a estas condiciones es eso. Unos tienen adaptaciones especiales, pero no son comparables con otros". En definitiva, lo que supone una ventaja para una especie puede ser una desventaja para otra.