E16 Magnetorrecepción y Orientación en Campo Geomagnético

Tópico

La magnetorrecepción en los peces es la capacidad de detectar el campo geomagnético terrestre para obtener información sobre la latitud, la longitud y la dirección de desplazamiento durante las migraciones de larga distancia. El campo geomagnético en la superficie de la Tierra varía en intensidad entre veinticinco y sesenta y cinco microteslas, y tiene además una inclinación, el ángulo entre el vector del campo y la horizontal, que aumenta desde cero grados en el ecuador hasta noventa grados en los polos; esta doble variación le da al pez tanto una brújula, que le indica la dirección del norte, como un mapa, que le indica de forma aproximada su latitud.

Para detectar ese campo geomagnético, se han propuesto dos mecanismos físicos distintos en los peces: las magnetitas biogénicas, cristales de origen celular que se han detectado en truchas, salmones y otras especies migratorias, y el mecanismo de pares de radicales, basado en la dependencia del espín cuántico de ciertas reacciones fotoquímicas respecto al campo magnético, posiblemente mediado por unas proteínas llamadas criptocromos presentes en la retina del pez.

Las magnetitas biogénicas actúan como pequeños imanes que rotan hasta alinearse con el campo geomagnético, generando al rotar señales mecánicas sobre las membranas sensoriales a las que están unidas. El giro que el campo magnético ejerce sobre cada cristal de magnetita depende del momento magnético propio del cristal y de la intensidad del campo magnético que lo rodea. Para que este mecanismo funcione como sensor, la energía que gana el cristal al alinearse con el campo magnético debe superar la energía térmica ambiente que tiende a desordenar esa alineación; la relación entre ambas energías, la de alineación magnética y la térmica, es precisamente lo que determina cuán sensible resulta este mecanismo de magnetorrecepción.

El mecanismo de pares de radicales, el segundo mecanismo propuesto, funciona de un modo completamente distinto al de las magnetitas biogénicas: no depende de una rotación mecánica, sino de que el campo magnético externo altera el estado de espín cuántico de ciertas reacciones fotoquímicas que ocurren dentro de los criptocromos de la retina del pez, cambiando el resultado de esas reacciones según la orientación del campo magnético respecto al ojo del pez.

Con la información que cualquiera de estos dos mecanismos le entrega sobre el campo geomagnético, el pez puede recorrer su ruta de migración navegando por isóclinas, curvas donde la inclinación magnética se mantiene constante, e isogónicas, curvas donde la declinación magnética se mantiene constante; la intersección de una isóclina y una isogónica define una posición única dentro del mapa geomagnético que el pez usa para orientarse.

El comportamiento esperado es que los errores de orientación magnética de un pez que navega dentro de un campo geomagnético normal se mantienen por debajo de los diez grados, pero que esos errores aumentan de forma significativa cuando el pez atraviesa anomalías geomagnéticas locales, es decir, regiones donde el campo geomagnético terrestre introducido al comienzo de este modelo se desvía de su comportamiento regular y deja de funcionar como la brújula y el mapa confiables que la migración del pez necesita.

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