Artículos sobre ciencia y tecnología de Mauricio-José Schwarz publicados originalmente en El Correo y otros diarios del Grupo Vocento

agosto 20, 2011

Y el ojo apareció... varias veces

Head of a Longlegged Fly - (Condylostylus)
Los ojos compuestos de una mosca Condylostylus
(Foto CC de Thomas Shahan, vía Wikimedia Commons)
El instrumento biológico de detección de la luz es tan asombroso que pocas veces pensamos que hay diseños alternativos para él, algunos sin duda mejores que el nuestro.

Para funcionar, todo ser vivo necesita recolectar información de su medio ambiente para interpretarla y poder reaccionar ante ella.

La información, es decir, los estímulos que perciben los seres vivos, pueden ser de muchos tipos, el enotrno químico, las vibraciones, su posición en el espacio, la textura física de las cosas, la forma en que refleja la luz… y ello define los que llamamos nuestros principales sentidos: olfato, gusto, oído, propiocepción, tacto y vista.

Una de las formas más elementales de comportamiento la encontramos en los organismos unicelulares que nadan libremente. Al acercarse a una partícula irritante, el individuo la detecta a través de la membrana celular (mediante un proceso que aún no conocemos con precisión), y reacciona alejándose de la partícula venenosa y reemprendiendo su camino en otra dirección distinta. Allí están los principios básicos de todo comportamiento: estímulo, interpretación, reacción, e incluso memoria durante unas fracciones de segundo para no reemprender el camino en dirección a la partícula irritante.

La visión, la percepción de los objetos por medio de la luz, la conseguimos a través de los ojos, órganos altamente especializados que captan la luz y la convierten en información electroquímica que nuestro cerebro interpreta como formas, colores, movimiento.

El ojo es, evidentemente, una herramienta utilísima en un mundo inundado de luz prácticamente todo el tiempo. No sólo la luz del sol de día, sino la luz de la luna y de la Vía Láctea, que bastan, lo sabe cualquiera que lo haya intentado, para tener una útil (aunque incompleta) percepción visual.

Habiendo luz, los mecanismos de la evolución tendieron a dotar de ojos a todos los animales. Sin embargo, la evolución del ojo es un fenómeno peculiar en la evolución porque ha ocurrido de manera independiente en muchas ocasiones y de muchos modos distintos. El ojo de los vertebrados (es decir, de todos los animales con columna vertebral, desde los reptiles y aves hasta los mamíferos superiores) surgió de manera separada de otros ojos comunes en la naturaleza, como los ojos de los cefalópodos (pulpos o calamares) o los cnidarios (anémonas o medusas), los ojos compuestos de los insectos o los ojos de copa como los de las planarias.

Todas estas formas de ojos evolucionaron independientemente y de forma paralela para dar solución al mismo problema, la percepción de la luz. Lo que los científicos saben en la actualidad es que todos los ojos que existen tuvieron muy probablemente un mismo origen: una proteína sensible a la luz (es decir, que sufren un cambio al ser alcanzadas por la luz), la opsina, que ya se encuentran incluso en algunos organismos unicelulares.

Ciertamente, las proteínas fotosensibles sólo pueden dar una información muy limitada: hay luz o no hay luz. Luz y sombra. Pero se trata de una información que puede ser extremadamente útil para la supervivencia. De entrada, permite al individuo distinguir el día y la noche, o alerta cuando una sombra inesperada puede ser un depredador.

Con base en esas proteínas básicas, que forman una química común, la evolución fue dando forma a distintos ojos formados por células fotorreceptoras especializadas. El ojo más simple es la mancha ocular, una agrupación de células fotorreceptoras y que, según los biólogos evolutivos, surgió de modo independiente varias docenas de veces a lo largo de la historia de la vida. La mancha ocular evolucionó hacia el ojo de copa, que aún tienen animales como las planarias o gusanos planos.

Las células fotorreceptoras colocadas en una depresión pueden dar información sobre la dirección general de la que proviene la luz. Esta depresión fue haciéndose más profunda hasta formar una cámara, y su punto superior creó un orificio de entrada de la luz similar al de una cámara estenopeica, esas cámaras sin lente que recogen toda su luz a través de un orificio diminuto. Hoy en día, organismos antiguos como el nautilus mantienen ese sistema.

Lo siguiente fue la aparición de células transparentes, probablemente como forma de defensa contra parásitos y cuerpos extraños, que cubrieron el orificio de entrada de la luz. Esas células posteriormente evolucionaron para formar lentes que permiten concentrar y enfocar la luz para tener una mejor visión, apareciendo el cristalino.

Una de las formas en que sabemos que este ojo “de cámara” que tenemos los seres humanos evolucionó de forma independiente entre los cefalópodos y los vertebrados es que su diseño es totalmente distinto y, de hecho, el nuestro es el menos lógico. En el ojo vertebrado, las fibras nerviosas pasan por encima de la retina, es decir, de la capa de células fotorreceptoras que nos permiten ver, y que están, por así decirlo, mirando hacia atrás. Al unirse todas las fibras nerviosas procedentes de todas las células de la retina para formar el nervio òptico que sale del ojo hacia el cerebro, forman un punto ciego bien conocido en nuestros ojos. En el caso de los cefalópodos, las células de la retina miran hacia fuera y las fibras nerviosas van por detrás, motivo por el cual no tienen punto ciego.

Un ojo totalmente distinto, y también desarrollado de modo independiente, es el ojo compusto de los insectos y algunos otros artrópodos. Se trata de un ojo formado por multitud de pequeños ojos alargados llamados “omatidios”, cada uno con una córnea, un cono cristalino y células fotorreceptoras.

Alguna vez, el propio Darwin creyó que el ojo era el más complejo desafío a la teoría de la evolución, al no poder vislumbrar un mecanismo para cómo se formó tan delicado instrumento. Hoy, sin embargo, el ojo, las docenas de veces que muy distintos ojos han aparecido en nuestro planeta, es uno de los ejemplos más gloriosos de las formas en que opera la evolución mediante la selección natural.

¿Por qué vemos la luz visible

Si el espectro electromagnético es tan amplio, no deja de ser curioso que los ojos desarrollados en nuestro planeta solamente puedan percibir longitudes de onda entre 400 y 700 nanómetros, lo que llamamos “luz visible”, además de algunas adaptaciones para la luz ultravioleta que desarrollaron los insectos posteriormente. Según lo que sabemos en la actualidad, esto podría deberse a que ese intervalo de luz visible es que la vista evolucionó en seres acuáticos, y el agua filtra de modo sensible todo el rango electromagnético salvo, precisamente, la luz visible. La detección de rayos X o microondas habría sido imposible al no estar presentes en el medio acuático.

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