La función de los ojos de las estrellas de mar

Dibujo20140115 eyes of the coral-reef-associated starfish Linckia laevigata

La mayoría de las estrellas de mar poseen ojos compuestos en la punta de sus brazos. Son ojos primitivos, sin óptica, que permiten una visión muy limitada: distinguir a poca distancia entre la mar abierta y el arrecife. Lo han descubierto Anders Garm (Universidad de Copenhague, Dinamarca) y Dan-Eric Nilsson (Universidad de Lund, Suecia) usando el método más bruto posible: quitarle los ojos a una estrella, alejarla del arrecife y ver qué pasa. El artículo técnico es Anders Garm, Dan-Eric Nilsson, “Visual navigation in starfish: first evidence for the use of vision and eyes in starfish,” Proc. R. Soc. B 281: 20133011, 22 Feb 2014; me he enterado gracias a “Starfish eyes see the light,” Nature 505: 264, 16 Jan 2014.

Han estudiado la estrella de mar azul (Linckia laevigatade) en los arrecifes de coral de las costas de Japón. Su visión es pésima; incluso con ojos, si se la aleja mucho del arrecife (más de dos metros), la estrella se pierde. Por cierto, cuando la estrella se siente en peligro, cierra la ranura ambulaceral en la punta de sus brazos, ocultando sus ojos y quedándose ciega. Sin lugar a dudas un trabajo candidato al Premio Ig Nobel.

Dibujo20140115 Morphology of the starfish eye - visual field of a starfish compound eye

Los ojos compuestos de las estrellas de mar son parecidos a los de los artrópodos, pero son más primitivos porque carecen de lentes (sistema óptico). Cada ojo está compuesto entre 150 y 200 omatidios, cada uno de unos 25 µm de ancho y 60 µm de profundidad. Los omatidios contienen entre 100 y 150 fotorreceptores que utilizan la opsina (de color rojo brillante en la fotografía) como fotopigmento; la sensibilidad máxima está en 450 nm (color azul), la longitud de onda dominante del agua del océano en aguas bien iluminadas. Para la estrella de mar, el océano abierto es brillante y el arrecife de coral es oscuro (que refleja muy poca luz por debajo de los 470 nm).

Se cree que la información visual se procesa en la retina. El campo visual del ojo compuesto de las estrellas de mar abarca alrededor de 170º en vertical y entre 120º y 210º en horizontal. El ángulo de aceptación de luz en cada ommatidio ronda entre 15º y 30º (media 16º ± 4,5º). El tiempo de respuesta de los ojos ante pulsos de luz es muy lento. Para pulsos de luz muy cortos (menores de 50 ms) no se observó ninguna respuesta, incluso con intensidades muy altas. Para pulsos de luz de unos 100 ms el tiempo de respuesta fue de unos 250 ms.

Los ojos tienen una resolución espacial muy baja y sólo pueden detectar grandes estructuras en el medio ambiente (como discriminar entre el arrecife de coral y el océano abierto). Al no poder detectar los detalles finos en el hábitat, se cree que sus ojos no sirven para la búsqueda de alimento, o detectar depredadores y congéneres.

Dibujo20140115 Navigation experiments - test animals placed 1 m from the reef edge - blue succeded - red did not

La ecología de las estrellas de mar azules está en estrecha asociación con los arrecifes de coral, por ello se estudió la hipótesis de que usan sus ojos para evitar alejarse del arrecife y en su caso poder regresar. Los experimentos se realizaron en dos arrecifes de coral diferentes en Akajima, Okinawa, Japón (estos arrecifes tienen unos 6 metros de ancho en la base y unos 3 metros de altura en la parte central). Al alejar a los ejemplares a unos 4 metros del arrecife se observó que caminan al azar, como si no vieran el arrecife porque ocupa un ángulo visual muy pequeño. Al alejarlos 2 metros la mayoría de los ejemplares fueron capaces de retornar (se estima que a 2 metros el arrecife ocupa un campo visual cercano a la resolución de los ojos). Al alejarlos sólo a 1 metro, todos los animales retornaron sin problemas. Por tanto, a distancias cortas son capaces de detectar el arrecife y encontrar el camino de regreso.

Para verificar que la clave del retorno al arrecife fue la visión y no el olfato, se hicieron experimentos de día con animales cegados (con un plástico) y sin ojos (fueron extirpados quirúrgicamente), y con animales intactos de noche. Incluso a 1 metro de distancia, parecía que estos ejemplares caminaran al azar. Por ello se concluye que usan la visión para retornar al arrecife y que se requiere la luz solar para que puedan ver. Usando grabaciones en vídeo, se calculó la velocidad media de movimiento de los animales intactos, con operación simulada y cegados quirúrgicamente, y el resultado fue de 5,2, 4,0 y 4,3 cm/min, respectivamente (la pequeña diferente entre estos últimos sugiere que en futuros experimentos se podría evitar el uso de una cirugía tan drástica).

En resumen, las estrellas de mar azules usan sus ojos compuestos para desplazarse y regresar al arrecife de coral (en su hábitat natural). Sólo lo logran cuando el arrecife ocupa más de 30º en vertical en su campo visual, es decir, cuando se encuentran a distancias relativamente cortas. Se cree que su habilidad visual les ayuda a evitar alejarse del arrecife, no siendo útiles en la búsqueda de nuevos arrecifes o para grandes desplazamientos dentro del arrecife. Futuros estudios tendrán que verificar esta hipótesis (esperemos que sin usar la cirugía para extirpar los ojos a estos animales).

Dibujo20140115 patricio - estrella de mar - fondo de bikini - bob esponja

Coda final. Esta entrada participa en la XXVIII Edición del Carnaval de Biología (@biocarnaval) alojado en el blog Vida y Estrellas (Divulgación Científica) de David Ballesteros (@BioBallesteros).


1 Comentario

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Emilio MolinaEmilio Molina

En teoría, regenerarán los ojos, ¿no? (Aunque ya imagino que a nadie le gustaría pasar por el proceso)

Es un buen ejemplo para el argumento creacionista de “un ojo no sirve de nada si no está completo”. Aquí tenemos un ejemplo de ojo “a medio hervir” que sirve para lo que necesita que sirva…

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