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Tardígrados: Animales con superpoderes

Los osos más pequeños del mundo tienen capacidades dignas de superhéroes. En realidad, no son osos propiamente dichos: los osos de agua en realidad son los tardígrados. Son animales invertebrados prácticamente indestructibles: sobreviven décadas sin agua ni alimento, a temperaturas extremas e incluso han sobrevivido al espacio exterior. Conoce al animal que parece llegado de otro planeta y aprende a observarlo en tu casa si dispones de un microscopio.

¿QUÉ ES UN TARDÍGRADO?

Oso de agua (Macrobiotus sapiens) en musgo. Foto coloreada tomada con microscopio electrónico de barrido (SEM): Foto de Nicole Ottawa & Oliver Meckes
Oso de agua (Macrobiotus sapiens) en musgo. Foto coloreada tomada con microscopio electrónico de barrido (SEM): Foto de Nicole Ottawa & Oliver Meckes

Los tardígrados u osos de agua, son un grupo de invertebrados de 0,05-1,5 mm que viven preferiblemente en lugares húmedos. Son especialmente abundantes en la película de humedad que recubre musgos y helechos, aunque no faltan especies oceánicas y de agua dulce, por lo que podemos considerar que viven en cualquier parte del mundo. Incluso a escasos metros de ti, en el hueco entre baldosa y baldosa. En un gramo de musgo se han llegado a encontrar hasta 22.000 ejemplares. Se han encontrado en la Antártida bajo capas de 5 metros de hielo, en desiertos cálidos, en fuentes termales, en montañas de 6.000 metros de altura y a profundidades oceánicas abisales. Se trata pues de animales extremófilos. Se calcula que existen más de 1.000 especies.

MORFOLOGÍA

Su nombre popular hace referencia a su aspecto y el científico a la lentitud de sus movimientos. Tienen el cuerpo dividido en 5 segmentos: el cefálico, donde tienen la boca en forma de trompa (probóscide) con dos estiletes internos y en ocasiones ojos simples  (omatidios) y pelos sensoriales,  y los 4 restantes con un par de patas por segmento. Cada pata posee unas garras para anclarse al terreno.

Vista ventral de un tardígrado donde seobservan los cinco segmentos del cuerpo. Foto de Eye Of Science/Photo LIbrary
Vista ventral de un tardígrado donde se observan los cinco segmentos del cuerpo. Imagen coloreada de microscopio electrónico de barrido (SEM). Foto de Eye Of Science/Science Photo Library
Tardigrade. Coloured scanning electron micrograph (SEM) of a freshwater tardigrade or water bear (Echiniscus sp.). Tardigrades, are tiny invertebrates that live in coastal waters and freshwater habitats, as well as semi-aquatic terrestrial habitats like damp moss. They require water to obtain oxygen by gas exchange. In dry conditions, they can enter a cryptobiotic tun (or barrel) state of dessication to survive. Tardigrades feed on plant and animal cells and are found throughout the world, from the tropics to the cold polar waters.
Tardígrado (Echiniscus sp.) en el que se le pueden observar las garras. Imagen coloreada de microscopio electrónico de barrido (SEM). Foto de Eye Of Science/Science Photo Library

Observa en este vídeo de Craig Smith los movimientos del tardígrado con más detalle:

ALIMENTACIÓN

Gracias a los estiletes de su boca, perforan los vegetales de los que se alimentan y succionan los productos de la fotosíntesis, pero también pueden alimentarse absorbiendo el contenido celular de otros organismos microscópicos como bacterias, algas, rotíferos, nematodos… Algunos son depredadores y pueden ingerir microorganismos enteros.

Su aparato digestivo es básicamente la boca, una faringe con potentes músculos para hacer los movimientos de succión que se abre directamente al intestino y el ano. Algunas especies sólo defecan cuando mudan.

Detalle de la boca de un tardígrado. Foto de
Detalle de la boca de un tardígrado. Imagen coloreada de microscopio electrónico de barrido (SEM). Foto de Eye Of Science/Science Photo Library

ANATOMÍA INTERNA

No poseen aparato circulatorio ni respiratorio: el intercambio de gases se hace directamente por la superficie del cuerpo. Están cubiertos por una cutícula rígida que puede ser de distintos colores y que van mudando a medida que crecen. Con cada muda, pierden los estiletes bucales, que serán segregados de nuevo. Son organismos eutélicos: para crecer solamente aumentan el tamaño de sus células, no su número, que permanece constante a lo largo de su vida

REPRODUCCIÓN

Los tardígrados en general tienen sexos separados (son dioicos) y se reproducen por huevos (son ovíparos), pero también hay especies hermafroditas y partenogénenéticas (las hembras se reproducen sin ser fecundadas por ningún macho). La fecundación es externa y su desarrollo es directo, es decir, no presentan fases larvarias.

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Huevo de tardígrado. Imagen coloreada de microscopio electrónico de barrido (SEM). Foto de Eye of Science/Science Photo Library

LOS RÉCORDS DE LOS TARDÍGRADOS

Los tardígrados son animales increíblemente resistentes que han superado las siguientes condiciones:

  • Deshidratación: pueden sobrevivir durante 30 años en condiciones de laboratorio sin una sola gota de agua. Hay fuentes que aseguran que resisten hasta 120 años o que se han encontrado en hielos de 2000 años de antigüedad y han podido revivir, aunque probablemente sean exageraciones.
  • Temperaturas extremas: si hierves un tardígrado, sobrevive. Si lo sometes a temperaturas de casi el cero absoluto (-273ºC), sobrevive. Su rango de supervivencia va de -270ºC a 150ºC.
  • Presión extrema: son capaces de soportar desde el vacío hasta  6.000 atmósferas, es decir, 6 veces la presión que hay en el punto más profundo de la Tierra, la Fosa de las Marianas (11.000 metros de profundidad).
  • Radiación extrema: los tardígrados pueden soportar bombardeos de radiación en una dosis 1000 veces superior a la letal para un humano.
  • Sustancias tóxicas: si se les sumerge en éter o alcohol puro, sobreviven.
  • Espacio exterior: los tardígrados son los únicos animales que han sobrevivido al espacio exterior sin protección alguna. En 2007 la ESA (Agencia Espacial Europea), dentro del proyecto TARDIS (Tardigrades In Space) expuso tardígrados (Richtersius coronifer y Milnesium tardigradum) durante 12 días en la superficie de la nave Foton-M3 y sobrevivieron al viaje espacial. En 2011 la NASA hizo lo propio colocándolos en el exterior del transbordador espacial Endeavour y se corroboraron los resultados. Sobrevivieron al vacío, a los rayos cósmicos y a una radiación ultravioleta 1000 veces superior a la de la superficie terrestre. El proyecto Biokis (2011)  de la Agencia Espacial Italiana (ASI) estudió el impacto de estos viajes a nivel molecular.

¿CÓMO LO HACEN?

Los tardígrados son capaces de resistir estas condiciones tan extremas porque entran en estado de criptobiosis cuando las condiciones son desfavorables. Es un estado extremo de anabiosis (disminución del metabolismo). Según las condiciones que tienen que soportar, la criptobiosis se clasifica en:

  • Anhidrobiosis: en caso de deshidratación del medio, entran en “estado de tonel” ya que adoptan forma de barril para reducir su superficie y se envuelven en una capa de cera para evitar la pérdida del agua por transpiración. Para evitar la muerte de las células, sintetizan trehalosa, un azúcar que sustituye al agua de su cuerpo y mantiene intacta la estructura de las membranas celulares. Reducen el contenido de agua de su cuerpo hasta sólo un 1% y seguidamente detienen su metabolismo casi por completo (0,01% por debajo de lo normal).

    Tardígrado deshidratado. Foto de Photo Science Library
    Tardígrado deshidratado. Foto de Photo Science Library
  • Criobiosis: en caso de someterse a bajas temperaturas, el agua de casi cualquier ser vivo cristaliza, rompe la estructura de las células y el ser vivo muere. Pero los tardígrados utilizan proteínas que congelan bruscamente el agua de las células en forma de pequeños cristales, con lo que logran evitar su rotura.
  • Osmobiosis: se da en caso de aumento de la concentración salina del medio.
  • Anoxibiosis: en caso de falta de oxígeno, entran en un estado de inactividad en el que dejan su cuerpo totalmente estirado, por lo que necesitan agua para mantenerse turgentes.

En el caso de las exposiciones  a las radiaciones, que destruirían el ADN, se ha observado que los tardígrados son capaces de reparar el material genético dañado.

Estas técnicas ya han sido imitadas en campos como la medicina, conservando órganos de ratas para posteriormente “revivirlos” y pueden abrir otras vías de conservación de tejidos vivos y trasplantes. También abren nuevos campos en la exploración espacial de vida extraterrestre (astrobiología) e incluso en la exploración humana del espacio para resistir largos viajes interplanetarios, en ideas por el momento, más cercanas a la ciencia ficción que a la realidad.

¿SON EXTRATERRESTRES?

El escaso registro fósil, su parentesco evolutivo poco claro y su gran resistencia, provocaron hipótesis que especulaban con la posibilidad que los tardígrados hayan venido del espacio exterior.  No se trata de una idea descabellada, aunque altamente improbable. La panspermia es la hipótesis por la cual la vida, o mejor dicho, las moléculas orgánicas complejas, no se originaron en la Tierra, sino que llegaron gracias a meteoritos durante los inicios del Sistema Solar. De hecho, se han encontrado meteoritos con aminoácidos (moléculas indispensables para la vida) en su composición, por lo que la panspermia es una hipótesis que no se puede descartar todavía.

Foto de Eye Of Science/Photolife Library
Foto de Eye Of Science/Photolife Library

Pero no es el caso de los tardígrados: su ADN es igual al del resto de seres vivos terrestres y los últimos estudios filogenéticos los emparentan con los onicóforos (animales parecidos a gusanos), asquelmintos y artrópodos. Lo fascinante es que es el animal con más ADN ajeno: hasta el 16% de su genoma pertenece a hongos, bacterias o arqueas, obtenidos por un proceso llamado transferencia genética horizontal. La presencia de genes ajenos en otras especies animales no suele ser más del 1%. ¿Será esto lo que le ha permitido desarrollar esta gran resistencia?

¿QUIERES BUSCAR TARDÍGRADOS POR TI MISMO Y OBSERVARLOS EN ACCIÓN?

Al ser tan comunes y habitar potencialmente casi cualquier lugar, si dispones de un microscopio, por sencillo que sea, puedes buscar y ver tardígrados vivos con tus propios ojos:

    • Coge un trozo de musgo de una roca o muro, mejor si está un poco seco.
    • Déjalo secar al sol y límpialo de tierra y otros restos grandes.
    • Ponlo al revés en un recipiente transparente (como una placa de Petri), empápalo con agua y déjalo reposar unas horas.
    • Retira el musgo y busca los tardígrados en el agua del recipiente (ponlo en un fondo negro para ver más fácilmente). Si hay suerte, con una lupa podrás verlos moverse.
    • Cógelos con una pipeta o cuentagotas, colócalos en el portaobjetos y a ¡disfrutar! Podrías ver cosas parecidas a ésta:

Mireia Querol Rovira

REFERENCIAS

Peligro, ¡mamíferos venenosos!

Solemos asociar a las serpientes, arácnidos, medusas, etc. como los animales venenosos por excelencia, pero ¿sabías que también existen mamíferos venenosos? En este artículo descubriremos cuáles son y la naturaleza y uso de sus venenos.

EL ORNITORRINCO

El ornitorrinco (Ornithorhynchus anatinus) el más famoso entre los mamíferos venenosos, y no sólo por esta característica. Con un pico parecido a un pato y reproducción ovípara (que pone huevos), cuando fue descubierto  algunos científicos pensaban que era un fraude.

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Ornitorrinco (Ornithorhynchus anatinus). Foto de Jonathan Munro

Pertenecen al orden de los monotremas, que significa literalmente “un solo orificio” en alusión a la cloaca, el final del aparato digestivo y reproductor. Algunos biólogos evolutivos se refieren a ellos como el “eslabón perdido” entre reptiles y mamíferos, pues presentan características de ambos grupos.  Los monotremas son los únicos mamíferos que ponen huevos, pero su cuerpo está cubierto de pelo y las crías se alimentan de la leche materna. Se distribuyen por Australia, Tasmania y Nueva Guinea.

Los ornitorrincos tienen un espolón en las patas traseras, que sólo en el caso de los machos, libera veneno producido por las glándulas crurales (situadas en la pierna). El macho lo utiliza principalmente para defender su territorio y establecer su dominancia durante la época de apareamiento, aunque si  es molestado también lo usa como defensa.  Este veneno es capaz de matar a animales pequeños, incluso a perros, y provocar un dolor intenso e hinchazón en los humanos. Este dolor puede durar días o meses según el caso.

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Espolón en la pata trasera de un ornitorrinco. Foto de E. Lonnon

Las toxinas son cuatro proteínas, tres de las cuales son exclusivas del ornitorrinco. Son parecidas a las defensinas (DLP, defensin-like proteins). Se trata de proteínas de tipo globular, pequeñas y compactadas, que participan en la activación de los receptores del dolor. El conocimiento de cómo actuan estas toxinas, de especial interés porque provocan un dolor duradero e intenso, puede abrir nuevas vías en la síntesis de fármacos analgésicos.

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Equidna de nariz corta (Tachyglossus aculeatus). Foto de Tony Britt-Lewis

Los equidnas (familia Tachyglossidae) completan el orden de los monotremas junto con el ornitorrinco; en consecuencia también son ovíparos. La familia está formada por cuatro especies, con la característica común de tener el cuerpo cubierto por pelo denso y espinas. Son principalmente insectívoros especializados en hormigas y termitas (mirmecófagos).

Igual que los ornitorrincos, también poseen espolones detrás de las rodillas, pero sus secreciones no son venenosas. Las utilizan como sustancias para marcar su territorio, segun los últimos estudios.

LORIS PEREZOSOS

Como vimos en un artículo anterior, los loris son primates del suborden de los prosimios. Son nocturnos, arborícolas y se alimentan principalmente de insectos, vegetales y frutas. Los loris perezosos (género Nycticebus), originarios del sureste asiático, son los únicos primates venenosos. Poseen glándulas venenosas en los codos (glándula braquial), y se distribuyen el veneno por el cuerpo con los brazos y la lengua, el cual también puede unirse a la saliva y transmitirse por mordeduras.

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Loris pigmeo (Nycticebus pigmaeus). Foto de Ch’ien C. Lee

En este caso el veneno es utilizado como defensa ante sus depredadores, lo que les provoca dolor, inflamación, necrosis (muerte celular) en la zona  de la mordedura, hematuria (sangre en orina) o en algunos casos shocks anafilácticos (reacción alérgica) que pueden conducir a la muerte, incluso en humanos (algunos están amenazados por su comercialización ilegal como mascotas y en la medicina tradicional china). El veneno también sirve de protección para las crías, ya que al ser lamidas por sus progenitores la secreción venenosa se distribuye por todo el pelaje. El hecho de ser venenosos, insólito dentro de los primates, puede ayudar a contrarrestar las desventajas de sus lentos movimientos. El exudado de las glándulas, igual que en los equidnas, también puede dar información olfativa de rango y territorio entre individuos de loris (Hagey et al., 2007).

Loris de Kayan (Nycticebus kayan). foto de Ch'ien C. Lee
Loris de Kayan (Nycticebus kayan). Foto de Ch’ien C. Lee

Las toxinas son de tipo polipeptídico que se generan al mezclarse la secreción glandular con la saliva y un esteroide no identificado. La secreción es parecida al alérgeno Fel d 1, que se encuentra en el gato doméstico y provoca alergias en humanos (Hagey et al., 2006; Krane et al., 2003).

Se cree incluso que los loris perezosos han convergido evolutivamente con las cobras, por su comportamiento defensivo cuando se encuentran amenazados, silbando y levantando sus brazos alrededor de su cabeza (Nekaris et. al, 2003).

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Mimetismo entre loris y cobras. 1. Lori de Java, 2 y 3. Cobra de anteojos, 4. Lori de Bengala. Foto de Nekaris et. al.

En el siguiente vídeo un lori perezoso es molestado y silba como una serpiente mientras trata de morder:

 EL SOLENODONTE O ALMIQUÍ

Se trata de pequeños mamíferos nocturnos parecidos a las musarañas y básicamente insectívoros que habitan en las Antillas. El solenodonte de La Española (Solenodon paradoxus) habita en la isla del mismo nombre (República Dominicana y Haití) mientras que el almiquí de Cuba (Solenodon cubanus) se distribuye por Cuba. Se les considera fósiles vivientes ya que presentan características primitivas similares a las que poseían los mamíferos del final de la Era Secundaria (reinado de los dinosaurios).

solenodonte de La Española (Solenodon paradoxus
Solenodonte de La Española (Solenodon paradoxus). Foto de Eladio M. Fernández.

A diferencia del resto de mamíferos venenosos, la saliva tóxica se produce en unas glándulas debajo de la mandíbula (glándulas submaxilares), que es transportada por conductos hacia la parte delantera de la boca. Los segundos dientes incisivos tienen un surco donde se acumula la saliva tóxica para favorecer su entrada en las heridas.  Son pues los únicos mamíferos que inyectan veneno a través de sus dientes, de manera similar a las serpientes.

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Mandíbula inferior de Solenodon paradoxus mostrando el surco del incisivo. Foto de Phil Myers

La principal función de este veneno es inmovilizar a las presas que cazan, ya que además de insectos pueden atrapar pequeños vertebrados como reptiles, anfibios o aves.

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Almiquí de Cuba (Solenodon cubanus). Foto de Julio Genaro.

Evolutivamente, este veneno puede haberse desarrollado para mantener presas vivas pero inmóviles durante épocas de escasez, para ayudar en la digestión, minimizar el gasto de energía en la lucha durante la caza y enfrentarse a presas incluso el doble de grandes que ellos. Este veneno no es mortal para los humanos.

MUSARAÑAS Y MUSGAÑOS

La musaraña colicorta americana (Blarina brevicauda), el musgaño patiblanco (Neomys fodiens) y el musgaño de Cabrera (Neomys anomalus) también poseen glándulas submaxilares como el solenodonte. Se distribuyen por Norteamérica (musaraña colicorta)  y Europa y Asia (musgaños), incluyendo la Península Ibérica.

Musaraña colicorta americana (Blarina brevicauda). Foto de Gilles Gonthier.
Musaraña colicorta americana (Blarina brevicauda). Foto de Gilles Gonthier.

La musaraña colicorta puede consumir hasta tres veces su peso de alimento al día. Su saliva es la más venenosa que existe y la usa para paralizar a sus presas, para comerlas o conservarlas vivas en períodos de escasez. Los musgaños mencionados son acuáticos y también almacenan sus presas inmovilizadas debajo de las rocas.

Musgaño (Neomys anomalus). Foto de rollin Verlinde.
Musgaño de Cabrera (Neomys anomalus). Foto de Rollin Verlinde.

Estos animales atacan desde atrás y muerden el cuello de sus presas para que el veneno actúe más rápidamente, ya que afecta el sistema nervioso central (neurotoxinas). El aparato respiratorio y vascular también resulta afectado y produce convulsiones, descoordinación de movimientos, parálisis e incluso la muerte de pequeños vertebrados.

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Musgaño patiblanco (Neomys fodiens). Foto de R. Altenkamp.

Sus dientes no tienen surcos como los de los solenodontes, pero sí una superfície cóncava para almacenar la saliva tóxica.

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Mandíbula inferior de Neomys anomalus. Foto de António Pena.

Se sospecha que otros mamíferos producen también saliva tóxica de manera similar, como el topo europeo (Talpa europaea) y otras especies de musaraña, pero no se dispone de estudios concluyentes.

RATA CRESTADA AFRICANA

También conocida como rata de crin (Lophiomys imhausi), la rata crestada africana utiliza veneno presente en su pelo para protegerse de sus depredadores.

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Rata crestada africana (Lophiomys imhausi). Foto de Kevin Deacon

A diferencia del resto de mamíferos que producen sus propio veneno,  la rata crestada africana obtiene la toxina (llamada ouabaína) de la corteza y raíces de un árbol (acocantera o laurel tóxico, Acokanthera schimperi). Los mastica y se unta la mezcla de saliva y tóxico en el cuerpo. Sus pelos tienen una estructura microscópica cilíndrica perforada, lo que favorece la absorción del veneno. En caso de peligro, se eriza y muestra su pelaje marrón a rayas blancas, advirtiendo de su peligro potencial. Esta estrategia de persuasión basada en colores llamativos de advertencia se conoce como aposematismo, presente en muchos animales, como las abejas.

En este vídeo de la BBC online se observa una rata crestada e imágenes al microscopio de un pelo absorbiendo tinta, mostrando su estructura porosa:

Se desconoce de qué manera es inmune a la toxina, ya que es la misma sustancia que usan algunas tribus africanas para cazar animales tan grandes como el elefante. La ouabaína es un glucósido que controla el latido del corazón, provocando infartos si se absorbe en grandes cantidades. El estudio de los mecanismos que protegen a la rata crestada de una sustancia que regula el ritmo cardíaco, puede ayudar al desarrollo de tratamientos para problemas cardíacos.

Los erizos europeos (Erinaceus europaeus) tienen un comportamiento similar (embadurnarse el cuerpo con veneno ajeno), pero no se ha podido comprobar si el objetivo es defensivo ya que no ahuyenta a los depredadores.

En conclusión, las estrategias, usos y naturalezas del veneno en mamíferos son variadas y su estudio puede tener importantes consecuencias médicas en el desarrollo de fármacos, así como aumentar el conocimiento de las relaciones evolutivas entre diferentes grupos de animales actuales (reptiles-mamíferos) y sus antepasados.

REFERENCIAS

Mireia Querol Rovira