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ZAPPING 0139, 09-10-2002


Los peces se comunican por cable


La cara "extraterrestre" de uno de estos raros peces
Hace un tiempo vi en un capítulo de Fronteras de la Ciencia del canal Discovery un documental sobre rarezas entre los animales en el que se relata un episodio verdaderamente alucinante: durante una tormenta cayeron cables, cuyos extremos que quedaron sumergidos en un par de lagunas. Poco tiempo después los investigadores descubrieron que unos peces eléctricos de agua dulce que vivían en ambas lagunas se comunicaban con impulsos eléctricos a través de los cables (prometo ampliar los datos en cuanto pueda ver de nuevo —y grabar— este documental).

Justamente en la Lista Axxón hemos hablado durante mucho tiempo de las capacidades de comunicación entre los animales, y también desarrollamos, en un ejercicio que luego de un tiempo perdió fuerza, lamentablemente, y acabó en la nada, la idea de unos extraterrestres muy extraños que se comunicaban con impulsos eléctricos. Por cierto que la naturaleza se adelanta a muchas ideas y nos asombra a cada instante.


Otra especie eléctrica:
Campylomormyrus tamandua

Todos los animales, incluidos los seres humanos, tienen necesidad de obtener información sobre el ambiente en que viven para moverse de manera adecuada y detectar alimentos y peligros. Para eso la naturaleza ha desarrollado detectores sensibles a diversos tipos de energía que captan información del mundo externo —receptores o sensores, a los que llamamos "sentidos"— y un sistema de proceso que interpreta la información y responde con ajustes de la conducta: el sistema nervioso. Los mismos elementos se usan también para la comunicación entre individuos de la misma especie. Mientras que la detección de información del mundo externo sirve sobre todo para la supervivencia del individuo, la comunicación es primordial para la continuidad de la especie, pues establece vínculos que sirven a la organización social jerárquica, para el apareamiento, la reproducción, el cuidado de la cría, etc.

Nosotros y muchos animales recibimos información sobre todo a través de la vista. Nuestra capacidad visual superior en colores y detalles nos permite ubicarnos en un lugar importante en la escala de la evolución, aunque no es, al menos no en un modo estricto y condicionante, el sentido más importante en la naturaleza. Muchos predadores cazadores utilizan el sentido del olfato con una precisión y capacidad de detección imposible de lograr con la vista. El tacto se vuelve importante si las circunstancias lo obligan. Las ratas son capaces de sustituir su buena visión y exploran el medio que las rodea con suma eficiencia en plena oscuridad. Un investigador argentino en Tucumán observó que la velocidad y destreza del desplazamiento de las ratas disminuye mucho si les cortan las vibrisas, esos pelos largos y duros que tienen de bigotes.

El hombre se concentra más que nada en la vista, lo que da lugar a expresiones muy utilizadas en nuestra cultura, como "Si no lo veo no lo creo" o "Ojos que no ven, corazón que no siente". Un hombre ciego camina lentamente y como si tuviese dificultad, aunque su aparato locomotor esté intacto. Cualquiera de nosotros también caminará lento en la oscuridad, tanteando con pies y manos. Se observó hace tiempo que un sapo que pierde la vista se arrastra en vez de saltar como normalmente lo hace. Es que tanto las ratas como los sapos o los hombres, si no pueden usan la vista deben auxiliarse con el tacto y otros receptores mecánicos.

Percepción eléctrica

Algunos peces que viven en la oscuridad (son nocturnos, o habitan en aguas barrosas o profundas) han desarrollado, además del tacto, un sentido que cuesta imaginar cómo funciona. Emiten pulsos de corriente eléctrica y tienen distribuidos en toda la piel receptores para detectar esas corrientes. Son capaces de captar las deformaciones que se producen en el campo eléctrico cuando hay objetos cerca de ellos con propiedades eléctricas diferentes a las del agua. Hace ya cincuenta años que el investigador ucraniano H. W. Lissman descubrió que estos peces usaban esos pulsos eléctricos de descarga débil para explorar el ambiente.

Es difícil para nosotros imaginar cómo funciona un sistema de este tipo, porque no tenemos sensibilidad a las corrientes eléctricas

Barbus camptacanthus
débiles y porque no emitimos naturalmente ninguna energía que nos ayude a explorar el mundo. Aunque sí lo hacemos de manera artificial: emitimos energía para explorar cuando andamos de noche con una linterna o escrutamos el cielo con un radar. También recibimos el rebote de la energía que emitimos cuando escuchamos lo que hablamos, aunque no los usemos para analizar el ambiente. A veces nos sorprendemos haciéndolo inadecuadamente: demasiado fuerte en el silencio de un cine o muy débil cerca del estruendo del mar. Si hablamos escuchando música con audífonos lo hacemos con volumen más fuerte del normal. El sistema nervioso habitualmente regula la emisión de energía en base a la percepción de la misma, lo que se llama retroalimentación.

Queda claro que los peces eléctricos deben tener un sistema generador de impulsos, o electrogenerador, y otro capaz de detectar y procesar las señales, o electrosensorial. Entre ambos pueden construir en su cerebro una "imagen" eléctrica similar a la visual que creamos nosotros a partir de lo que recibimos con los ojos. De la misma manera que nuestra conducta se basa principalmente en la comunicación visual y acústica, la mayor parte de la conducta de estos peces se expresa a través de su descarga eléctrica. Por ejemplo, se ha demostrado que los machos ensanchan la onda de descarga cuando están aptos para la reproducción y aumentan bruscamente la frecuencia de sus pulsos durante un encuentro agresivo o ante la cercanía de una presa. También modifican su emisión cuando detectan elementos que contaminan el agua.

Cuando nos bañamos en el agua dulce de ríos, arroyos o lagunas es muy

Gnathonemus petersi
probable que nos crucemos de cerca con peces eléctricos que, aunque nos sorprenda, son bastante abundantes. El encuentro nada tendría de dramático: estos peces, aunque son parientes de la famosa anguila eléctrica, producen descargas que nos resultan imperceptibles. Sus descargas sí se pueden percibir con un receptor eléctrico especialmente diseñado, con el que se los detecta y captura. Pique aquí para visitar una página en la que se puede encontrar un simple, barato e interesante método que permite oír los pulsos que emiten los peces de una de las especies que se encuentran en los comercios de mascotas.

La capacidad para generar electricidad se ha desarrollado en dos grupos de peces: elasmobranquios y teleósteos. Las especies de elasmobranquios viven en mares y océanos; los más conocidos de este grupo son la raya y el torpedo. Las especies de peces eléctricos teleósteos viven en ríos, arroyos y lagunas. Existen dos órdenes de peces teleósteos que generan electricidad: los Mormyriformes originarios de Africa y los Gymnotiformes nativos de América Central y Sudamérica.

Actualmente, se conocen alrededor de sesenta especies pertenecientes a la familia de los Gymnotiformes. La distribución geográfica de estos peces se extiende desde Guatemala hasta el Río de la Plata, siendo las cuencas del Amazonas y del Orinoco las más pobladas. La anguila eléctrica, cuyo nombre científico es Electrophorus electricus, es un Gymnotiforme que vive sólo en la zona tropical de América. A medida que nos alejamos hacia el sur disminuye el número de especies encontradas.

El estudio de los peces eléctricos sirve a la ciencia

Aunque se los conoce desde hace mucho tiempo, recién ahora se ha comenzado a estudiar los peces eléctricos en profundidad, y ya se han encontrado varias aplicaciones para esos estudios. Los romanos usaban rayas eléctricas para curar, sin saber que habían inventado la terapia de electroshock. También se estudió a estos peces como fuente de electricidad hasta que se descubrieron otros sistemas basados en generadores electromagnéticos y electroquímicos. Alejandro Volta inventó la batería cuando intentaba reproducir la electricidad de los peces. Mientras que los peces eléctricos fuertes usan sus cargas eléctricas para propósitos ofensivos o defensivos, los débiles la usan como sistema sensorial de guía en la navegación en condiciones de baja visibilidad, y también para la detección de predadores o presas y para la comunicación. El estudio de las transmisiones eléctricas de peces pequeños ha ayudado a los científicos a entender las transmisiones de las neuronas motoras espinales que involucran gradientes de potencial.

Aplicaciones en sensores militares

    Se utilizan sensores modelados en base a los sensibles electroreceptores de los tiburones para investigación oceánica y para detectar campos eléctricos del agua. Estos sensores aportan información sobre naves que pasan y sobre posible corrosión en un barco.

    Estos artefactos perciben menos ruido en sus electrodos que otros equipos de detección y no utilizan cables de cobre. Además, pueden detectar campos mucho más débiles.

Peces eléctricos como biosensores

    Los cambios en la velocidad de los pulsos eléctricos pueden usarse para identificar la presencia de determinados productos químicos en el agua.

    Los sistemas de monitoreo actuales no pueden tomar lecturas continuas ni detectar múltiples productos químicos, mientras que los peces sí pueden.

    Los ritmos de los pulsos de los peces eléctricos cambian con la temperatura, concentración de iones de hidrógeno (pH) y ante químicos como cianida, dicromato y cromo.

Aplicaciones médicas

    El "fantasma negro" (black ghost) es un pequeño pez eléctrico que vive en agua dulce y oscura, ocultándose debajo de las raíces subacuáticas de algunos árboles. Las capacidades electrosensoriales del pez tienen paralelo con el sistema auditivo humano, lo que llevó al desarrollo de un "oído biónico", una prótesis para ayudar a los sordos. También se está estudiando su rápida capacidad de detección de contaminación en el agua.

    El pez eléctrico pulsante posee los pulsos más precisos que existen en la naturaleza, por eso se estudian para lograr mejores marcapasos, utilizados para el tratamiento de los problemas de arritmia cardíaca en los humanos.

Interfases Humano-Computadora sin contacto físico

    Se están estudiando pequeños peces eléctricos, en particular los gymnotiformes, los tiburones y el pez gato, que utilizan modulación del pulso y cambios espectrales, para utilizar este mecanismo en interfases que no requieran contacto físico.

    Por ejemplo, un grupo de anguilas dispersas dentro de una pileta oscura usa un campo eléctrico común para comunicarse y determinar sus posiciones, ajustando las transmisiones de tal modo que evitan superponer y confundir sus mensajes, y así impiden conflictos. El ajuste del campo se vuelve a realizar con cada anguila que se introduce en el sistema. Los científicos han inventado el "pez inteligente" (smart fish), que es un artefacto similar a un mouse de computadora (ratón) que puede operar en tres dimensiones. Éste es mejor que las tecnologías de sensores anteriores porque no afectan ni la textura de la superficie de trabajo ni su reflectividad. El sistema necesita sólo tres canales, poco tiempo y poca energía para localizar un objeto en el espacio 3D, a diferencia de la localización por cámaras de video, que requiere gran cantidad de manipuleo de datos. Los sistemas de localización "pez inteligente" se pueden hacer pequeños, livianos, de poco consumo, baratos y rápidos. Se pueden ubicar sensores de campo eléctrico con un área de trabajo muy grande en el espacio del área frontal de un reloj.

Aplicaciones futuras para la interfase Humano-Computadora

    Se planean sistemas de reconocimiento de gestos que se puedan insertar dentro de muebles y objetos cotidianos, por ejemplo, en "mesas inteligentes" que reconozcan el movimiento de una mano para dar vuelta la página de un periódico virtual proyectado sobre ella. Una "silla inteligente" podría tener sistemas de detección de la posición de las manos y la cabeza, así como de la posición del cuerpo, que se utilizarían para controlar sistemas de sonido y equipamiento de oficina.

    Se podrá construir un cuarto completo capaz de detectar las posiciones de los presentes, sin usar sistemas visuales. Se podrán instalar sensores de campo eléctrico en un "suelo inteligente" que podría medir la deformación, posición y orientación de todos los individuos que entren al lugar, sin necesidad de usar cables o cámaras de imagen.

Traducido, adaptado y ampliado por Eduardo J. Carletti de varios sitios en la web.


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