Investigadores de la Universidad de Pensilvania han descubierto cómo el pez guardiamarina del Pacífico puede tararear continuamente durante hasta una hora para atraer a posibles parejas. El estudio, que aparece en la portada de la edición de enero de 2018 de la Revista de fisiología general , explica cómo las fibras musculares que rodean la vejiga natatoria del pez pueden mantener las altas tasas de contracción, hasta 100 veces por segundo, que se necesitan para producir la llamada distintiva del animal.

Puede ser difícil encontrar pareja en las oscuras y turbias aguas del océano, por lo que los machos de varias especies de peces han desarrollado la capacidad de emitir llamadas fuertes que pueden atraer a posibles parejas femeninas a su nido. Estas llamadas de apareamiento son generadas por fibras musculares ultrarrápidas que rodean las vejigas natatorias de los peces y experimentan ciclos rápidos de contracción y relajación para hacer vibrar estos órganos llenos de gas.

Pez sapo del Atlántico macho, por ejemplo, contraer y relajar los músculos de la vejiga natatoria hasta 100-200 veces por segundo para producir cortos, llamadas repetitivas de "silbido de barco" intercaladas con períodos relativamente largos de silencio. Machos tipo I del pez guardiamarina del Pacífico ( Porichthys notatus ) son aún más notables, produciendo un zumbido de apareamiento continuo durante una hora (puede escuchar un breve fragmento en el video a continuación). A una velocidad de 100 contracciones y relajaciones por segundo, Por lo tanto, el músculo de la vejiga nadadora de guardiamarina puede contraerse hasta 360, 000 veces en el transcurso de una llamada de una hora. "El músculo de la vejiga nadadora de guardiamarina genera más contracciones por hora que cualquier otro músculo vertebrado conocido, explica Lawrence C. Rome, Catedrático de Biología en la Universidad de Pennsylvania.

Las contracciones musculares son desencadenadas por iones de calcio que se liberan desde los sitios de almacenamiento intracelular hacia el citoplasma de las fibras musculares en respuesta a los impulsos nerviosos. Típicamente, estos iones de calcio luego se bombean de nuevo al almacenamiento, permitir que el músculo se relaje antes de que reciba más impulsos nerviosos, pero los músculos de la vejiga natatoria de los peces se contraen demasiado rápido para que esta fase de bombeo se complete antes de que comience la siguiente contracción.

El pez sapo del Atlántico resuelve este problema, en parte, al producir grandes cantidades de una proteína llamada parvalbúmina que puede absorber el exceso de calcio del citoplasma muscular. Estos iones de calcio pueden luego bombearse lentamente de nuevo al almacenamiento durante los períodos de silencio que marcan las llamadas del pez sapo.

El guardiamarina del Pacífico no produce tanta parvalbúmina, sin embargo, y, incluso si lo hiciera, la llamada continua del pez pronto abrumaría la capacidad de unión de calcio de la proteína. "La pregunta entonces permanece:¿Cómo maneja el guardiamarina su calcio durante sus continuas llamadas?" Roma pregunta.

Por lo tanto, Rome y sus colegas midieron la cantidad de calcio liberado y bombeado por los músculos de la vejiga nadadora de guardiamarina cuando se contraen y relajan repetidamente. Los investigadores encontraron que, como en el pez sapo del Atlántico, Los músculos de guardiamarina solo se contraen una vez por impulso nervioso. Esto contrasta con el caso más extremo de la naturaleza de acción muscular repetitiva, los músculos de vuelo de alta frecuencia de las abejas y otros insectos, que se contraen varias veces en respuesta a un solo impulso.

Crucialmente, sin embargo, Los músculos de guardiamarina liberan aproximadamente ocho veces menos calcio que los músculos de pez sapo en respuesta a impulsos nerviosos únicos. Por lo tanto, para sostener una llamada de apareamiento de una hora, el músculo guardiamarina se libera, y posteriormente bombas, sólo dos veces más calcio que el que usa el pez sapo para hacer llamadas intermitentes durante el mismo período de tiempo.

"La pequeña cantidad de calcio liberada por estímulo es el elemento clave que permite que las bombas de calcio en el músculo de la vejiga nadadora del guardiamarina se mantengan al día durante largos períodos de estimulación de alta frecuencia, "Rome explica. Además, porque el bombeo de calcio requiere energía, Los bajos niveles de liberación de calcio también reducen las demandas metabólicas de hacer un llamada de apareamiento de una hora.

Rome y sus colegas también encontraron que, de media, las proteínas que bombean calcio fuera del citoplasma y lo almacenan funcionan más rápido en los músculos guardiamarina que sus equivalentes en el pez sapo. "La combinación de un rápido bombeo de calcio y una pequeña liberación de calcio permite al guardiamarina mantener el equilibrio correcto de iones de calcio durante su llamada de apareamiento de larga duración, "Dice Roma. Sin embargo, él añade, Queda por ver cómo unos niveles tan bajos de calcio hacen que el músculo de la vejiga natatoria se contraiga con la fuerza suficiente para generar el característico zumbido del guardiamarina.