Muchas criaturas pueden usar campos eléctricos para comunicarse, detectar a los depredadores o aturdir a sus presas con potentes descargas eléctricas, pero cómo surgió esta habilidad era un misterio.

Nuestro nuevo papel, publicado esta semana en la revista Paleontología , detalla cómo esta electrorrecepción puede haber evolucionado en los primeros animales con columna vertebral.

También revela cómo estaban presentes tipos completamente nuevos de órganos sensoriales en los antiguos parientes de tiburones y peces óseos. los peces placodermos extintos.

¿Qué es la electrorrecepción y cómo funciona?

Los tiburones son el símbolo de la electrorrecepción. Algunas especies son tan sensibles a los campos eléctricos que pueden detectar la carga de una sola batería de linterna conectada a los electrodos 16, 000km de distancia. Se sabe que los grandes tiburones blancos reaccionan a cargas de una millonésima de voltio en el agua.

Los electrorreceptores (conocidos como ampollas de Lorenzini) son tubos llenos de gelatina que se abren en la superficie de la piel de los tiburones. Dentro, cada tubo termina en un bulbo conocido como ampolla. Si le quitas la piel a la cabeza de un tiburón, se pueden ver cientos de estas bombillas.

La gelatina del tubo es muy conductora, lo que permite que el potencial eléctrico en la abertura del poro se transfiera a la ampolla en la base del tubo. Las diferencias de voltaje a través de la membrana que recubre cada ampolla hacen que se activen los nervios, enviando señales al cerebro.

Los electrorreceptores se utilizan con mayor frecuencia para capturar presas, por la detección de campos eléctricos generados por la presa. Por ejemplo, esto permite a los tiburones encontrar presas escondidas en la arena.

Algunos peces también han desarrollado una compleja electrocomunicación, mediante el cual se comunican mediante la detección de señales eléctricas producidas por otros peces.

Aunque es más conocido por los tiburones, La electrorrecepción también se conoce en varios grupos oscuros de peces, incluyendo peces pulmonados, celacantos, las extrañas quimáridas, y las antiguas lampreas sin mandíbula.

De hecho, la electrorrecepción está sorprendentemente extendida en vertebrados, lo que nos llevó a buscar su presencia en los antepasados ​​de los peces vivos mediante el estudio de fósiles antiguos.

Evidencia fósil de electrorrecepción

Las tomografías computarizadas de alta resolución nos permitieron "diseccionar digitalmente" fósiles bien conservados y revelar sistemas sensoriales preservados dentro de los huesos. Uno de los sistemas sensoriales más conocidos en los peces fósiles es el sistema de línea lateral, que detecta cambios de presión en el agua. Los peces usan este sistema para cambiar de dirección como grupo sin chocar entre sí cuando nadan en un banco de arena.

Pero rodeando el sistema de líneas laterales en algunos peces fósiles había otra serie de pequeños agujeros. Las tomografías computarizadas revelaron que su estructura interna era similar a los electrorreceptores en los peces vivos, y la posición de los poros coincide con la distribución de los electrorreceptores en los peces pulmonados vivos.

Un complejo sistema de tubos ramificados (abajo) parece haber suministrado nervios a los electrorreceptores.

Estos antiguos sistemas de electrorreceptores parecen haber sido particularmente elaborados en peces pulmonados fósiles. Los peces pulmonados son un grupo antiguo, que aún sobreviven en Australia, África y América del Sur. Los peces pulmonados fósiles de Australia excepcionalmente conservados de 400 millones de años tenían hocicos cubiertos por una densa matriz de estos electrorreceptores.

Otros fósiles del mismo período muestran que los sistemas de electrorreceptores pueden haber sido bastante diversos. Por ejemplo, otro pez antiguo, relacionado con los peces con aletas radiadas llamados Ligulalepis , tiene una serie de grandes hoyos que se ensanchan en la base, que pueden representar grupos de electrorreceptores.

Ahora parece que durante la evolución temprana de los vertebrados, Los sistemas de electrorreceptores eran diversos y pasaron por un período de experimentación.

Algunos de estos primeros experimentos tuvieron éxito y persisten en la actualidad. Por ejemplo, el celacanto Latimeria ) es un pez de aletas lobuladas único más estrechamente relacionado con los animales terrestres que la mayoría de los demás peces. Tiene un órgano electrorreceptor especializado llamado órgano rostral hundido en su caja cerebral. Se utiliza para detectar presas escondidas en pequeñas grietas cuando el celacanto realiza su característica "parada de cabeza".

Nuevos sistemas sensoriales desconocidos

Nuestros estudios también revelaron sistemas sensoriales previamente desconocidos en los peces placodermo, un grupo extinto que dominó los ecosistemas hace entre 420 y 360 millones de años. Estos sistemas sensoriales parecen ser completamente únicos, aunque no se parecen a los electrorreceptores.

Estos incluyen grandes hoyos en la parte inferior de la mejilla, que hemos denominado "aparato de Young" en honor al investigador australiano de placodermos Dr. Gavin Young, quien los ilustró por primera vez en detalle a partir de fósiles tridimensionales encontrados cerca de la presa de Burrinjuck.

Si bien no podemos confirmar para qué se utilizaron, el hecho de que estas fosas muestren un paso nervioso a través del hueso sugiere que podrían haber albergado algún tipo de sistema sensorial inusual.

Cuanto más estudiamos los antiguos placodermos de mandíbula, cuanto más descubrimos sobre ellos, eso simplemente no coincide con las predicciones de los primeros investigadores que pensaban que eran esencialmente como tiburones.

Recientemente descubrimos que los miembros más viejos del grupo tenían mandíbulas y pómulos similares a los primeros peces óseos (osteichthyans). Los placodermos también revelaron el origen de la cara de los vertebrados, cómo evolucionaron los órganos sexuales por primera vez y cuándo se originó la cópula de los vertebrados.

El descubrimiento inesperado de nuevos tipos de sistemas sensoriales también envía una señal evolutiva de que no son como los tiburones y, de hecho, son muy distintos en la forma en que detectan su entorno.

Nuestro estudio de estos fascinantes peces continúa a medida que se encuentran más impresionantes fósiles de placodermo en 3D en sitios australianos, y preparado mediante métodos tomográficos ditigal y CT. Se está trabajando aquí en Australia que pronto revelará nueva información sobre la anatomía de estos peces nunca antes imaginada.

Este artículo se publicó originalmente en The Conversation. Lea el artículo original.