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Una especie de gusano redondo muy utilizado en la investigación biológica puede percibir y responder al sonido, a pesar de no tener órganos similares al oído, según un nuevo estudio del Instituto de Ciencias de la Vida de la Universidad de Michigan.
Los resultados, cuya publicación está prevista para el 22 de septiembre en la revista Neuron, ofrecen una nueva herramienta biológica para estudiar los mecanismos genéticos que subyacen al sentido del oído.
Los investigadores del laboratorio de Shawn Xu en el Instituto de Ciencias de la Vida llevan más de 15 años utilizando Caenorhabditis elegans para estudiar la biología sensorial. Cuando su laboratorio comenzó este trabajo, se pensaba que estos gusanos milimétricos sólo tenían tres sentidos principales: el tacto, el olfato y el gusto.
Desde entonces, el laboratorio de Xu ha establecido que los gusanos tienen la capacidad de percibir la luz, a pesar de no tener ojos, así como la capacidad de percibir su propia postura corporal durante el movimiento (también conocido como sentido de la propiocepción).
"Sólo faltaba un sentido primario más: la sensación auditiva", explica Xu, profesor de investigación del LSI y autor principal del estudio. "Pero la audición es diferente a otros sentidos, que se encuentran ampliamente en otros filos animales. En realidad, sólo se ha descubierto en los vertebrados y en algunos artrópodos. Y, por tanto, se cree que la gran mayoría de las especies de invertebrados son insensibles al sonido".
Los científicos descubrieron, sin embargo, que los gusanos respondían a sonidos aéreos en el rango de 100 hertzios a 5 kilohertzios, un rango más amplio que el que pueden percibir algunos vertebrados. Cuando se reproduce un tono en ese rango, los gusanos se alejan rápidamente de la fuente del sonido, lo que demuestra que no sólo oyen el tono sino que perciben de dónde procede.
Los investigadores realizaron varios experimentos para asegurarse de que los gusanos respondían a las ondas sonoras del aire y no a las vibraciones de la superficie en la que descansaban. En lugar de "sentir" las vibraciones a través del sentido del tacto, Xu cree que los gusanos perciben estos tonos actuando como una especie de cóclea de cuerpo entero, la cavidad en espiral llena de líquido del oído interno de los vertebrados.
Los gusanos tienen dos tipos de neuronas sensoriales auditivas que están estrechamente conectadas a la piel de los gusanos. Cuando las ondas sonoras chocan con la piel de los gusanos, hacen vibrar la piel, lo que a su vez puede hacer que el fluido del interior del gusano vibre del mismo modo que el fluido vibra en una cóclea. Estas vibraciones activan las neuronas auditivas ligadas a la piel de los gusanos, que traducen las vibraciones en impulsos nerviosos.
Y como los dos tipos de neuronas están localizados en diferentes partes del cuerpo del gusano, éste puede detectar la fuente de sonido en función de las neuronas que se activan. Este sentido puede ayudar a los gusanos a detectar y evadir a sus depredadores, muchos de los cuales generan sonidos audibles cuando cazan.
La investigación plantea la posibilidad de que otros animales sin orejas y con un cuerpo blando como el gusano redondo C. elegans -como los gusanos planos, las lombrices de tierra y los moluscos- también sean capaces de percibir el sonido.
"Nuestro estudio demuestra que no podemos dar por sentado que los organismos que carecen de oído no pueden percibir el sonido", afirma Xu, que también es profesor de fisiología molecular e integradora en la Facultad de Medicina de la UM.
Aunque el sentido auditivo de los gusanos guarda algunas similitudes con el funcionamiento del sistema auditivo de los vertebrados, esta nueva investigación revela importantes diferencias con respecto a cómo perciben el sonido los vertebrados o los artrópodos.
"Basándonos en estas diferencias, que existen hasta el nivel molecular, creemos que el sentido del oído ha evolucionado probablemente de forma independiente, varias veces a través de diferentes filos animales", dijo Xu. "Sabíamos que el oído es muy diferente entre los vertebrados y los artrópodos.
"Ahora, con C. elegans, hemos encontrado otra vía diferente para esta función sensorial, lo que indica una evolución convergente. Esto contrasta fuertemente con la evolución de la visión, que, como propuso Charles Darwin, se produjo bastante pronto y probablemente sólo una vez con un ancestro común".
Ahora que se han observado todos los sentidos principales en C. elegans, Xu y sus colegas planean profundizar en los mecanismos genéticos y la neurobiología que impulsan estas sensaciones.
"Esto abre un campo completamente nuevo para el estudio de la sensación auditiva, y de la mecanosensación en su conjunto", dijo. "Con esta nueva incorporación de la sensación auditiva, hemos establecido plenamente que todos los sentidos primarios se encuentran en C. elegans, lo que los convierte en un sistema modelo excepcional para estudiar la biología sensorial".
Fuentes, créditos y referencias:
"The nematode C. elegans senses airborne sound," Neuron (2021). DOI: 10.1016/j.neuron.2021.08.035
Imágen: Una nueva investigación de la Universidad de Michigan revela que el gusano redondo C. elegans (mostrado arriba en forma de oreja), una especie modelo habitual utilizada en la investigación biológica, puede percibir y responder a las ondas sonoras del aire a pesar de no tener órganos similares a los del oído. Crédito: Rajani Arora, Instituto de Ciencias de la Vida de la Universidad de Michigan
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