El pez cebra reconoce los niveles de oxígeno en el agua al “probarlos”

El oxígeno es incoloro, transparente, inodoro e insípido. Los humanos no podemos saborearlo. Pero una nueva investigación ha revelado que los peces cebra jóvenes de agua dulce pueden usar su sentido del gusto para medir los niveles de oxígeno en el agua.

"Este es el primer ejemplo de una estrecha relación entre el gusto y la respiración en los peces", explica Steve Perry, profesor emérito de biología de la Universidad de Ottawa, en Canadá.

Perry y su equipo descubrieron que las células que detectan oxígeno cuando el pez cebra respira bajo el agua están presentes en sus papilas gustativas, órganos del gusto que en los vertebrados se encuentran en la lengua, el paladar blando y el epitelio de la faringe.

Estas células desempeñan un papel en la regulación de las respuestas del sistema respiratorio y sirven como un mecanismo importante para responder a la hipoxia. Hasta ahora, no se sabía que las células gustativas tuvieran una doble funcionalidad, y este descubrimiento anula el pensamiento convencional sobre los órganos sensoriales de los organismos acuáticos.

La información sobre el oxígeno se puede transmitir a través del gusto

Todos los animales tienen la capacidad de sentir cambios en el oxígeno proporcionado por su entorno. Como resultado, cuando una persona cae en un estado hipóxico, se produce una reacción biológica llamada respuesta ventilatoria hipóxica (HVR), que promueve la respiración.

Los investigadores utilizaron un método llamado “imágenes de calcio” para observar peces cebra juveniles vivos y así probar la hipótesis de que la vía de transducción de señales que controla el gusto también se utiliza para detectar el oxígeno y activar el HVR.

Las imágenes de calcio son un método para medir la concentración y el flujo de iones de calcio mediante la introducción en las células de una sustancia cuya intensidad de fluorescencia cambia en respuesta a los iones de calcio. Esto permite observar directamente la señalización del calcio en las células nerviosas (la vía de transmisión de información que controla las funciones celulares a través de los iones de calcio).

Un mecanismo de supervivencia

Según el equipo de investigación, las células de Merkel (MLC), que forman las papilas gustativas, funcionan como células quimiorreceptoras de oxígeno en los cuerpos de los peces cebra jóvenes. Específicamente, el MLC estimulado por la hipoxia promueve la actividad de los iones calcio, provocando HVR. En otras palabras, las señales que controlan la detección y reacción del oxígeno se transmiten a través de la vía de transmisión de información gustativa.

Además, el MLC transmite señales de información de oxígeno al nervio craneal IX (nervio glosofaríngeo) y al nervio craneal. También desempeña un papel en la conexión de las sinapsis con las neuronas (células nerviosas).

"Cuando eliminamos estas células, se alteraron los patrones de respiración del pez cebra hipóxico. Por el contrario, también descubrimos que la estimulación de los nervios que se extienden desde las papilas gustativas favorecía la respiración", explica el investigador postdoctoral Yihan Pan, miembro del equipo de investigación.

Los investigadores creen que esta capacidad de "probar" la concentración de oxígeno en el agua puede ser un mecanismo de supervivencia esencial que les permita responder rápidamente a condiciones hipóxicas. Pan señala que el hecho de que las papilas gustativas se utilicen no solo para saborear sino también para controlar la respiración es un ejemplo clásico de una única estructura biológica que cumple múltiples funciones.

Ahora que el entorno que rodea a los ecosistemas está cambiando drásticamente debido al cambio climático, resulta cada vez más importante profundizar nuestra comprensión de los mecanismos mediante los cuales los organismos acuáticos perciben los cambios en su entorno. Perry y sus colegas creen que su investigación no solamente ha profundizado su conocimiento científico, sino que los resultados también podrían tener utilidad práctica en el futuro, como en la conservación y acuicultura de la vida acuática.

(Editado por Daisuke Takimoto)

Artículo originalmente publicado en WIRED Japón. Adaptado por Mauricio Serfatty Godoy.