Descubren una gran variedad de genes ligados a pigmentos de la visión en color que operan en los bastones de algunos peces abisales.
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La retina de los humanos contiene dos tipos de células fotorreceptoras: bastones y conos. Los conos son responsables del color y los bastones están especializados en la visión bajo bajas condiciones de iluminación a costa de la información del color.
Los últimos responsables de esta percepción del color son unos pigmentos que se denominan opsinas. Estas opsinas generan una señal electroquímica que finalmente permite un impulso nervioso que es interpretado como color o intensidad luminosa por el cerebro. El número y tipo de opsinas expresadas en las células fotoreceptoras determina los colores que el animal percibe, incluido el ser humano.
La visión humana consta de cuatro de estas moléculas, un para la parte roja del espectro, una para la parte verde y otra para parte azul que están en los conos. La cuarta (RH1) es la que funciona en los bastones. Es muy sensible y nos permite ver en casi oscuridad, pero sólo en blanco y negro.
Estas opsinas dependen de unos genes específicos. A veces sufren mutaciones que se pueden heredar y que les hacen funcionar de un modo distinto. Un ejemplo de esto sería el daltonismo, cuya variante más habitual hace que la opsina responsable de la percepción del rojo y la responsable del verde funcionen casi igual, lo que provoca la confusión de algunos colores en los que portan esta mutación.
La percepción del color varía entre distintos animales y no depende de lo complejo que sea el animal. Muchos mamíferos, por ejemplo, no ven el color rojo, mientras que algunos insectos sí lo ven o incluso ven el ultravioleta. También se sabía que algunos animales marinos, como las galeras, tienen una visión en color bastante rica.
Pero se suponía que los peces abisales, que viven en regiones marinas en donde casi no hay luz, eran ciegos o prácticamente ciegos al color. Ahora, un equipo internacional de investigadores ha publicado un estudio en el que cuestiona la anterior hipótesis sobre los peces abisales. Es el primer artículo que examina la diversidad y versatilidad del sistema visual de estos animales. Los genes responsables de la visión en este tipo de peces son mucho más variados de lo que se creía, lo que permite una evolución del sistema visual mucho más rápida de lo que se imaginaba.
En este estudio se analizaron los genomas de 101 especies de peces y los investigadores descubrieron que algunas de las especies analizadas poseen bastones con opsinas de distinto tipo que permiten una visión en color basada en bastones y no en conos.
Lo habitual en otros animales es que los conos sean los responsables de la visión en color, pero son muy poco sensibles, por eso sólo funcionan en condiciones de alta iluminación. En las profundidades abisales la cantidad de luz es muy baja, así que estos peces han echado mano de los bastones que son más sensibles, pero los han dotado de pigmentos variados para así ver en color.
En el 99% de los vertebrados los bastones sólo expresan un tipo de opsina, lo que significa que son ciegos al color en condiciones de baja iluminación.
En la mayoría de los peces que viven a gran profundidad se da la misma situación, pero en 13 de las especies analizadas los bastones contienen varios tipos de opsinas. A partir de la secuencia de aminoácidos, los investigadores han sido capaces de saber a qué partes del espectro visible son más sensibles estas opsinas.
En cuatro de esas especies los bastones contienen más de tres genes de opsinas. Estas opsinas parecen ser variantes (o mutantes) de la sensible RH1 que tienen otros vertebrados y serían muy sensibles a la luz. Por tanto, los genes extras responsables parecen haberse diversificado por evolución para ser más capaces de capturar la débil luz reinante en las distintas longitudes de onda.
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Habiendo en los bastones varias de estas opsinas sintonizadas para distintos colores y siendo muy sensibles, es fácil suponer que este sistema permite a estos peces la visión en color a baja iluminación. Aunque, de momento, no es posible hacer experimentos para comprobar directamente este punto. Ni in situ debido a la profundad a la que habría que operar, ni en laboratorio porque estos peces no sobreviven al viaje a la superficie debido al cambio de presión.
En una de estas especies (el pez espinoso plateado o Diretmus argenteus, representado el primero en la ilustración anterior) los investigadores encontraron nada menos que 38 genes diferentes que expresan opsinas sensibles a distintas longitudes de onda. Son más opsinas que las encontradas en los conos de cualquier especie de pez o de cualquier otro vertebrado. Además, la retina de este pez cuenta con bastones que son más largos que los habituales que cuentan con más capas dedicadas a contener pigmentos. Esto haría que fueran aún más sensibles. Básicamente capturaría casi cualquier fotón incidente.
«Es muy sorprendente. Significa que el pez espinoso plateado tiene capacidades visuales muy diferentes a las que creíamos» dice Karen Carleton (University of Maryland).
Lo intrigante es la razón por la cual estos peces cuentan con este tipo de visión. Carleton sospecha que la razón puede estar en la detección de la presa adecuada. Hasta ahora se creía que los animales que viven a más de 300 metros de profundidad no tiene visión en color porque sólo llega la luz azul del sol a esa profundidad. La mayoría de los ojos de los vertebrados serían incapaces de detectar esta débil luz. A partir de los 1000 metros de profundidad ya no llega ninguna luz solar y sólo queda la bioluminiscencia generada por crustáceos, pulpos, bacterias e incluso peces. Por consiguiente, los animales que ahí viven sí deben percibir esa luz generada por bioluminescemcia y sí que están expuestos a sus distintos colores.
En este estudio han podido ver que las opsinas de los bastones de visión de estos peces son sensibles a longitudes de onda que se solapan con las longitudes de onda que emiten seres abisales por bioluminescencia. Parece ser, por tanto, que la visión de estos peces está sintonizada con los colores de la luz emitida por los seres sobre los que se alimentan.
Es curioso que esta riqueza en opsinas se dé en peces que viven a gran profundidad, a más de 1000 metros en donde no hay ni rastro de luz solar, frente a otras especies que viven más arriba y que cuentan con menos opsinas. Esto apoyaría la hipótesis de la bioluminiscencia.
Es importante subrayar que cuatro de las especies estudiadas tienen más de tres opsinas diferentes en los bastones son especies que no están emparentadas entre sí. Esto sugiere que la visión en color basada en bastones de los peces abisales evolucionó de forma independiente varias veces porque confiere beneficios para la supervivencia.
Los investigadores implicados en este estudio esperan ahora ampliar este tipo de análisis a otros peces abisales y a peces emparentados con el pez Diretmus argenteus que vivan en aguas someras.
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Fuentes y referencias:
Artículo original. [2]
Foto: Wen-Sung Chung, University of Queensland
Ilustración: Pavel Riha, Univestiry of South Bohemia, Ceske Budejovice.