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Los científicos descifran el misterio de la navegación de las monarcas migratorias

Los extraños mecanismos que utilizan las mariposas monarca para recorrer miles de kilómetros cada año, yendo y viniendo de sus lugares de invernada en México, han desconcertado durante mucho tiempo a los científicos. Un nuevo estudio sugiere cómo pueden procesar la información para determinar el camino a seguir.

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Migración

Las mariposas monarca migran miles de kilómetros desde el norte de Estados Unidos y el sur de Canadá para pasar el invierno en climas más templados del sur de México. Puede que los insectos no tengan un GPS para orientarse hacia el sur, pero sí tienen una especie de brújula.

Investigaciones anteriores descubrieron que los insectos utilizan la posición del sol en el cielo combinada con un reloj interno para determinar el camino hacia el sur, en lo que se llama una brújula solar compensada por el tiempo.

Pero los científicos se preguntaban cómo se integraba esta información y se convertía en acción dentro del cerebro de la mariposa. Así que un equipo de investigadores se propuso crear un modelo que pudiera explicar el mecanismo neurológico. Este modelo se describe en un artículo publicado el jueves en la revista Cell Reports.

«Tenemos las piezas. Tienen que conectarse en algún lugar», dice uno de los investigadores, Steven Reppert, neurobiólogo de la Facultad de Medicina de la Universidad de Massachusetts, en una entrevista telefónica con The Christian Science Monitor. Ahora, «tenemos una idea de cómo deberían producirse potencialmente esas conexiones».

Cuando una mariposa monarca vuela en un día soleado, sus ojos registran constantemente dónde está el sol en relación con el horizonte. Aunque el sol se desplaza de este a oeste, la mariposa tiene que ser capaz de determinar cuál es cuál en un momento dado. Ahí es donde entra en juego el reloj circadiano.

Dentro de las antenas del insecto se encuentran estos relojes biológicos. Ayudan a la mariposa a determinar qué hora es. Así, si el sol está cerca del horizonte, estos relojes indican si está saliendo o poniéndose y, por tanto, si está en el este o en el oeste.

Entonces, si el sol está en el este, por ejemplo, la mariposa vuela con el sol a su izquierda para ir al sur.

Pero no está claro cómo funcionan estos dos conjuntos de datos para crear un ajuste direccional en las mariposas, y ahí es donde entra esta nueva investigación.

«Este trabajo proporciona un gran paso adelante en la reflexión sobre cómo estas diferentes piezas de información que sabíamos que tenían que hablar entre sí es probable que lo hagan», dice Marcus Kronforst, un ecologista de la Universidad de Chicago que no formó parte de este estudio, en una entrevista telefónica al Monitor.

Estos dos sentidos alimentan el centro del cerebro de la mariposa, en una especie de brújula. Pero, ¿cuáles son las señales que entran en el cerebro y cómo interactúan?

Los investigadores introdujeron en su modelo computacional los datos que ya conocían sobre el funcionamiento de todo este sistema de navegación. Utilizando esos parámetros, desarrollaron lo que podría ser el mecanismo neural.

Campos receptivos

Cuando los campos receptivos de los ojos detectan la posición del sol, se envía una señal neuronal oscilante al cerebro. Mientras tanto, el reloj circadiano también envía oscilaciones.

El ritmo y la combinación de estas señales neuronales indican al cerebro qué señal debe enviar al cuerpo para ajustar el rumbo. Dicta qué ángulo debe cambiar y si debe girar a la izquierda o a la derecha.

Y si una mariposa se aleja demasiado de la dirección necesaria hacia el sur, se ajusta de forma más drástica.

Los investigadores descubrieron que si las mariposas se desvían de su rumbo más allá de un determinado ángulo (que cambia a lo largo del día), giran su cuerpo en un círculo completo como una especie de método de reajuste. Curiosamente, ese ángulo es más estrecho con respecto a la trayectoria del sur durante la mañana y la tarde, por lo que los investigadores sugieren que estas correcciones de rotación probablemente se produzcan con más frecuencia entonces.

El primer autor del estudio, Eli Shlizerman, investigador de matemáticas aplicadas de la Universidad de Washington, explica al Monitor en una entrevista telefónica que este fenómeno no sólo aparece en el modelo. Cuando probaron las mariposas reales, las vieron realizar rotaciones similares para ajustarse.

Pero eso no es todo. ¿Qué ocurre cuando las mariposas tienen que volver al norte durante el verano?

Cuando los investigadores investigaron qué disposiciones diferentes del cableado neuronal podrían ajustarse a los datos para explicar cómo navegan las mariposas, sólo encontraron dos opciones viables. Una de ellas ayuda a las monarcas a volar hacia el suroeste, y la otra a regresar al noreste.

Y, como explica el Dr. Kronforst, las mariposas no vuelan sin rumbo para encontrar su dirección inicial cuando llega el momento de migrar. En cambio, parten en la dirección correcta de inmediato. Así que es probable que estos dos cableados aparezcan de alguna manera en la neurobiología de las mariposas monarca.

Modelo

Este modelo no explica todos los mecanismos que probablemente intervienen en la navegación migratoria de las monarcas, admite el Dr. Reppert. Este modelo sólo contempla el mecanismo para cuando el sol está a la vista en el cielo. Pero se sabe que las mariposas son capaces de utilizar la luz polarizada en días parcialmente nublados para calcular la posición del sol. Y siguen volando en la dirección correcta en días completamente nublados. Esto es probablemente gracias a una especie de brújula magnética que también se encuentra en el cerebro del insecto, dice Reppert.

Todavía no está claro cómo funcionan estos mecanismos, pero es probable que la brújula solar sea la principal señal que utilizan las mariposas para determinar la dirección.

Para confirmar su modelo, los investigadores tendrán que profundizar en la biología de las mariposas y ver si el modelo coincide con las estructuras reales de sus cerebros.

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