lunes, 18 de abril de 2011

Ojos: otros tres trucos que no te esperabas

Owl Eyes

Cómo algunos me pedísteis, aquí va una nueva entrega del artículo sobre trucos que no esperábais ver en acción en ojos de animales, con otros tres diferentes.

4. ENFOQUE POR SUPERPOSICIÓN DE ESPEJOS
Imagen tomada de "Vision Optics Evolution" de Dan E. Nilsson

Las gambas y algunos de sus parientes usan varios espejos planos que trabajan juntos para formar las imágenes en el ojo. La luz que procede de una dirección del espacio se refleja en varios de los espejos y converge aproximadamente en un punto de la retina.

Para que este truco funcione no sólo sobre planos perpendiculares a las caras de los espejos (como el que aparece en el diagrama), es necesario que cada uno de los elementos sea en realidad un prisma con base cuadrada, en el que las caras laterales son perpendiculares. Esto es lo que produce las particulares teselaciones con cuadrados de los ojos de estos animales, que contrastan con las más habituales formadas por celdas hexagonales.

Es una manera bastante ineficiente para formar una imagen y los humanos lo utilizamos sólo cuando no nos queda más remedio. El observatorio espacial de radiaciones de altas energías XMM-Newton, por ejemplo, usa un truco similar ante la imposibilidad de construir una lente que refracte los rayos X.

5. OJOS ANFIBIOS

La diferencia entre los índices de refracción en el agua y el aire hace que construir un ojo que pueda ver perfectamente en los dos medios sea complicado. En la naturaleza podemos encontrar todo tipo de estrategias para resolver este problema.

Algunas aves marinas son capaces de deformar enormemente su cristalino para poder enfocar tanto dentro como fuera del agua, mientras que otros animales dejan de utilizar la córnea como lente, haciéndola plana para que no importe si hay aire o agua en el exterior.

Imagen adaptada de "Animal Eyes" por Dan E. Nilsson

Más sorprendentes son los “dos ojos en uno” que desarrollan algunos peces (como Anableps, ilustrado en el diagrama). La lente que enfoca los rayos que vienen desde el aire tiene una curvatura diferente a la que enfoca los rayos que vienen del agua. De este modo pueden ver al mismo tiempo lo que ocurre fuera y dentro del agua mientras están semisumergidos.

Recientemente se ha descrito otro proceso, que aprovecha un fenómeno llamado birrefrigencia. Ciertos cristales tienen la propiedad de presentar dos índices de refracción diferentes, dependiendo de la polarización de la luz. Por tanto, a través de ellos vemos dos imágenes del mundo, cada una formada por rayos de diferente polarización, como habrá podido comprobar cualquiera que haya jugado con un cristal de "Espato de Islandia" (calcita).


En un reciente artículo (Current Biology 21, 1–6, April 26, 2011, técnicamente publicado 8 días después de esta entrada :P) D.P. Speiser y otros explican cómo las lentes birrefrigentes de los quitones (Chiron), forman la imagen sobre los fotoreceptores con uno de los índices de refracción cuando están fuera del agua, y con el otro cuando están dentro.

6. OJOS/FOTORRECEPTORES "EXTRA" EN VERTEBRADOS

Vale, los insectos tienen ojos compuestos, algunas arañas varios ojos, pero seguro que no habíais pensado que los vertebrados pueden tener más de dos ojos. Si es así, estais equivocados.


El mejor ejemplo son el ojo parietal de algunos reptiles y anfibios. Son ojos elaborados, con cornea, una lente y una retina estructurada. No se sabe aún para qué sirven exactamente, pero una sugerencia es que sirven para la detección de la hora del día, basándose en cambios de color en el cielo.

Algo similar, pero menos sofisticado, ocurre con la glándula pineal. Esta regula en muchos vertebrados (incluidos humanos) los ciclos día/noche (llamados ciclos circadianos) mediante la producción de la hormona melatonina. En algunos animales, esa glándula contiene fotorreceptores propios y se sincroniza con la luz de forma directa.

¿Y en humanos y otros mamíferos? Pues sólo tenemos fotoreceptores en los ojos, pero aquí también hay una sorpresa: Cada vez que alguien os ha dicho que hay dos tipos de fotoreceptores en la retina humana, esa persona estaba... equivocada. Al menos hay un tercer tipo de receptor descubierto muy recientemente (2005), los llamados ipRGCs (células ganglionarias intrínsecamente sensibles a la luz).

Los bastones son los fotorreceptores especializados en la visión en la oscuridad, y los conos en la visión en color y en la detección de movimientos rápidos. Mientras tanto, los ipRGCs son fotorreceptores lentos, que integran la luz recibida durante un tiempo largo y sirven, al parecer, para recibir información sobre la luz ambiental y sincronizar, por ejemplo, el mencionado ciclo circadiano.

Esta entrada forma parte de la XVIII Edición del Carnaval de la Física.

2 comentarios:

joselito el de la voz de oro dijo...

¿¿¿ipRGCs??? ¿no han encontrado un nombre más complicado?. Conos, bastones y boinas, o lechugas, ...pero ipRGCs....
excelente post, por cierto

Francisco J. Hernández dijo...

Si... las células ganglionarias son las primeras neuronas conectadas a los fotoreceptores en vertebrados.

Normalmente no detectan la luz ellas mismas, y trasmiten lo que le "dicen" los conos y bastones.

El descubrimiento fue que algunas sí que lo hacían, y el descriptivo nombre que les pusieron fueron células gaglionarias que detectan luz, esto es intrínsecamente sensibles a la luz.

Y como nadie ha propuesto algo más corto, se han quedado con el acrónimo inglés.