La capacidad de las especies para atravesar distancias considerables ha intrigado durante mucho tiempo a la comunidad biológica. Muchos animales utilizan el campo magnético de la Tierra (también conocido como campo geomagnético) para trasladarse. Además, varios otros comportamientos responden de forma fiable a los campos magnéticos (MF), al menos en condiciones de laboratorio, lo que demuestra que la capacidad de detectar y reaccionar a los MF no se limita a los animales migratorios.
Ahora, un nuevo estudio con moscas de la fruta, dirigido por investigadores de las universidades de Manchester y Leicester, con el apoyo del Laboratorio Nacional de Física del Reino Unido, ha sugerido que la capacidad del mundo animal para detectar un campo magnético, también calificado como “sexto sentido”, puede estar más extendida de lo que se pensaba.
El artículo, publicado en la revista Nature, muestra una serie de avances significativos en la comprensión de cómo los animales perciben y responden a los campos magnéticos en su entorno. Este nuevo conocimiento también podría permitir el desarrollo de otras herramientas de medición donde la actividad de las células biológicas, incluidas potencialmente las de los humanos, se puede estimular de forma selectiva mediante campos magnéticos.
El equipo mostró por primera vez que una molécula presente en todas las células vivas llamada Flavina Adenina Dinucleótido (o FAD para abreviar), puede, en cantidades suficientemente altas, impartir sensibilidad magnética en un sistema biológico. Los científicos ya saben que especies como la mariposa monarca, la paloma, la tortuga y otros animales utilizan el campo magnético terrestre para navegar largas distancias. Pero el nuevo descubrimiento podría significar que las moléculas biológicas necesarias para detectar los campos magnéticos están presentes, en mayor o menor medida, en todos los seres vivos.
El co-investigador principal y neurocientífico, Richard Baines, del equipo de trabajo de la Universidad de Manchester, señaló: “Se comprende bien cómo percibimos el mundo externo, desde la visión, el oído hasta el tacto, el gusto y el olfato. Pero, por el contrario, se desconoce qué animales pueden sentir y cómo responden a un campo magnético. Este estudio ha logrado avances significativos en la comprensión de cómo los animales lo hacen”.
Algo más que magnetismo
Para su investigación, el equipo de científicos prefirió trabajar con la mosca de la fruta (Drosophila melanogaster). Con esta especie optaron por manipular la expresión génica y probar sus ideas. La mosca de la fruta, aunque muy diferente por fuera, contiene un sistema nervioso que funciona exactamente igual que el nuestro y ha sido utilizado en innumerables estudios como modelo para comprender la biología humana. La magnetorrecepción, como se llama el sexto sentido, es mucho más difícil de detectar que los cinco sentidos más familiares de la vista, el olfato, el oído, el tacto y el gusto.
“Y eso, se debe a que un campo magnético transporta muy poca energía, a diferencia de los fotones de luz o las ondas de sonido utilizadas por los otros sentidos que, en comparación, tienen un gran impacto”, indicó el co-investigador principal y neurocientífico Adam Bradlaugh de la Universidad de Manchester.
Para este sexto sentido, la naturaleza ha desarrollado cuestiones como la física cuántica y el criptocromo, una proteína sensible a la luz que se encuentra en animales y plantas. Alex Jones, químico cuántico del Laboratorio Nacional de Física y también parte del equipo, sostuvo que “la absorción de luz por parte del criptocromo da como resultado el movimiento de un electrón dentro de la proteína que, debido a la física cuántica, puede generar una forma activa de Cryptochrome que ocupa uno de dos estados (activado o no). La presencia de un campo magnético impacta los dos estados, lo que a su vez influye en la vida activa de esta proteína”.
“Uno de nuestros hallazgos más sorprendentes, y que está en desacuerdo con la comprensión actual, es que las células continúan detectando los campos magnéticos cuando solo está presente un fragmento muy pequeño de Cryptochrome. Eso demuestra que las células pueden, al menos en un laboratorio, detectar campos magnéticos de otras formas”, dijo Bradlaugh.
Los análisis de laboratorio permitieron otros hallazgos: “Identificamos una posible forma nueva al mostrar que una molécula básica, presente en todas las células, puede, en cantidades suficientemente altas, impartir sensibilidad magnética sin que esté presente ninguna parte de los criptocromos. Esta molécula, el dinucleótido de flavina y adenina (FAD), es el sensor de luz que normalmente se une a los criptocromos para respaldar la magnetosensibilidad”, afirmó Bradlaugh.
Los hallazgos, dicen los investigadores, son importantes porque comprender la maquinaria molecular que permite que una célula detecte un campo magnético nos brinda una mejor capacidad para apreciar cómo los factores ambientales (por ejemplo, el ruido electromagnético de las telecomunicaciones) pueden afectar a los animales que dependen de un sentido magnético para sobrevivir.
Los efectos del campo magnético en FAD en ausencia de Cryptochrome también brindan pistas sobre los orígenes evolutivos de la magnetorrecepción, ya que parece probable que Cryptochrome haya evolucionado para utilizar los efectos del campo magnético en este metabolito ubicuo y biológicamente antiguo.
Otro coautor principal, Ezio Rosato de la Universidad de Leicester, completó: “Este estudio, en última instancia, puede permitirnos apreciar mejor los efectos que la exposición al campo magnético podría tener en los humanos. Además, debido a que FAD y otros componentes de estas máquinas moleculares se encuentran en muchas células, esta nueva comprensión puede abrir nuevas vías de investigación sobre el uso de campos magnéticos para manipular la activación de genes diana. Eso se considera un santo grial como herramienta experimental y posiblemente eventualmente para uso clínico en decenas de tratamientos de enfermedades y patologías”, concluyó.
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