Pseudechis porphyriacus

Como vimos aquí unos días atrás, hace aproximadamente ochenta años fue introducido en Queensland, en el noreste de Australia, el sapo de la caña, Rhinella marina. La intención de quienes lo llevaron allí era la de que acabase o, al menos, mantuviese bajo control a los escarabajos que atacan a la caña de azúcar; pero hay que decir que el intento no tuvo éxito, puesto que los sapos no comían suficientes escarabajos. Y por si eso fuese poca desgracia, los sapos han tenido un efecto muy negativo sobre la fauna de la zona, porque se trata de una especie muy venenosa, de manera que sus depredadores mueren al poco tiempo de comerse un ejemplar.

Pero resulta que el veneno (bufotoxina) del sapo de la caña ha acabado teniendo otro tipo de efectos, ya que algunas de las especies a las que ha hecho daño han desarrollado a lo largo de estos ochenta años adaptaciones específicas para tolerar o evadir los efectos letales de la bufotoxina. Esa es la conclusión a la que han llegado unos investigadores australianos que han estudiado este fenómeno. Al parecer, en la zona en que introdujeron el sapo hay varias especies que solo comen anfibios o comen principalmente anfibios; algunos de ellos son muy vulnerables a la acción del veneno de Rhinella marina, pero otros no lo son tanto. Los investigadores escogieron para su trabajo dos especies de cada grupo y examinaron características morfológicas que están estrechamente relacionadas con la vulnerabilidad o susceptibilidad frente a la bufotoxina.

Las serpientes Pseudechis porphyriacus (familia Elapidae) y Dendrelaphis punctulatus (familia Colubridae) son muy vulnerables. Por un lado, no son inmunes a la bufotoxina y, por el otro, sus bocas son lo suficientemente grandes como para que puedan ingerir los sapos sin mayor dificultad. De hecho, para que el sapo de la caña resulte letal basta con la anchura de su cabeza sea un 43% de la de la cabeza de Pseudechis y un 49% de la de Dendrelaphis. Si la cabeza del sapo es menor, ello implica que el ejemplar es de tamaño demasiado pequeño como para que la bufotoxina que contiene sea suficiente para matar a la serpiente. En otras palabras, si la cabeza de la serpiente y, por lo tanto, la misma serpiente, supera esos tamaños críticos, su masa es demasiado grande y el veneno ingerido no alcanzaría la concentración suficiente en los tejidos como para ocasionarle la muerte. Esa es la razón por la que se utiliza la relación entre los tamaños cefálicos del sapo y la serpiente como criterio de letalidad del veneno.

Así pues, un cuerpo grande de la serpiente tiene una mayor capacidad para resistir los efectos de la bufotoxina, debido, simplemente, a la mayor dilución que experimenta el veneno en una mayor masa corporal. Y aquí entra de nuevo en escena el tamaño de la boca. La mejor configuración posible es la de una serpiente de mucha masa con una boca (cabeza) pequeña. Por eso, si la masa de una especie aumenta con el tiempo pero aumenta a la vez el tamaño de su cabeza, esa especie no gana demasiado en términos de defensa frente a los sapos de la caña, ya que sería capaz de comer sapos más grandes y se envenenaría igual.

Pues bien, las características morfométricas de esas dos especies se han modificado con el tiempo en la zona en la que se ha introducido el sapo de la caña. Y el cambio ha ido en la dirección de reducir el tamaño relativo de la cabeza. Esto es, los ejemplares actuales de Pseudechis porphyriacus y Dendrelaphis punctulatus que viven en la zona invadida por los sapos tienen cabezas de menores tamaños relativos que las que tenían cuando se produjo la introducción. Los investigadores han comprobado que esa proporción ha venido cambiando a lo largo de los años. El cambio ha consistido, básicamente, en un aumento del tamaño corporal, aumento que no ha venido acompañado por un cambio proporcional en las dimensiones cefálicas.

Hemiaspis signata

Los autores de la investigación, tras un análisis de los datos históricos de las características ambientales de Queensland, proponen que se trata de un fenómeno de selección natural que ha obedecido a la actuación de la presión selectiva que constituye la presencia de sapos venenosos. Calculan que a lo largo de estos ochenta años se han sucedido más de veinte generaciones y consideran que veinte generaciones es un número suficiente para que, actuando una fuerte presión selectiva, se hayan producido cambios anatómicos de rango evolutivo.

Un último dato a favor de la interpretación del fenómeno en términos adaptativos, -siempre según los autores-, proviene del examen de las otras dos especies, las que no son tan vulnerables a los efectos de la bufotoxina. Esas especies son Hemiaspis signata (de la familia Elapidae) y Tropidonophis mairii (de la familia Colubridae). Hemiaspis es pequeña y tiene, además, la cabeza especialmente pequeña; está por ello obligada a comer anfibios pequeños. Y lo cierto es que para morir por efecto de la bufotoxina debiera comer un sapo con la cabeza mayor que la suya. Tropidonophis, por su parte, es de tamaño similar a las anteriores, pero resulta tener una gran resistencia a la bufotoxina. Es tan resistente que, para morir, debiera comer un sapo cuya cabeza fuera el doble de grande que la suya propia. Por esas razones, ni Hemiaspis ni Tropidonophis se han visto afectados por los sapos de la caña y, en coherencia con esa resistencia, ni las poblaciones de esas dos serpientes se han visto afectadas por Rhinella marina ni su morfometría ha variado durante los ochenta años de su presencia en Queensland.

Fuente: Ben L. Phillips & Richard Shine (2004): “Adapting to an invasive species: Toxic cane toads induce morphological change in Australian snakes” Proceedings of the National Academy of Sciences USA 101 (49): 17150-17155

Las plantaciones de caña de azúcar de Queensland, en el noreste de Australia, eran atacadas con frecuencia por escarabajos, y esas plagas causaban grandes pérdidas. Habían tenido el mismo problema en otros lugares, como Puerto Rico, Hawai y Filipinas, pero la introducción en ellos del sapo de caña (Rhinella marina), un depredador natural de los escarabajos, había resultado sumamente eficaz. Por esa razón, en 1935 hicieron los australianos una primera introducción experimental de los sapos, y tras evaluar los resultados de aquélla, siguieron adelante, habiendo llegado, para marzo de 1937, a 62.000 los renacuajos transplantados a la zona.

Sin embargo, los resultados de estas introducciones no fueron satisfactorios, ya que no consiguieron acabar con las plagas de escarabajos. Lo que sí consiguieron los sapos, sin embargo, fue proliferar. Desde entonces sus poblaciones no han dejado de crecer y de ampliar su rango de distribución geográfica. Y lo malo es que, como suele ocurrir en estos casos, la proliferación del sapo de caña ha traído consigo la disminución de la diversidad faunística de las zonas a las que ha llegado. Antes se pensaba que la razón de su éxito y del perjuicio que causa en la biodiversidad es que se trata de un sapo muy voraz, prácticamente insaciable, pero al parecer, eso no es cierto. Las investigaciones realizadas no han permitido confirmar esa hipótesis.

Por lo visto, el sapo de caña no es más voraz que otros sapos o que otros anfibios; a ese respecto, es muy similar a otras especies de su grupo. Pero tiene una característica que no tienen otros, y es una característica muy importante: es venenoso. De hecho, es muy venenoso. Su piel produce bufotoxina, que es un conjunto letal de toxinas. Para hacernos una idea de su eficacia valga este dato: un perro que se come un ejemplar de Rhinella marina muere al cabo de quince minutos.

Como he señalado, la diversidad faunística se ha reducido como consecuencia de la introducción del sapo en Queensland, y la especie más afectada por ella ha sido el marsupial dasiuromorfo Dasyurus geofroii, uno de los (malhadados) depredadores del sapo en cuestión; y lo cierto es que por su culpa está en peligro de extinción. Pero esa no ha sido la única especie afectada; otras que han sufrido las consecuencias de la introducción de Rhinella marina han sido los lagartos varánidos Varanus mertensis, V. mitchelli y V. panptes, las serpientes de tierra Pseudechis australis y Acanthophis antarcticus, y el cocodrilo Crocodylus johnstoni; los efectivos de todas ellas se han reducido de manera considerable tras la introducción del sapo en Queensland.

La verdad es que Australia tiene una historia negra de introducción de especies exóticas. Es de sobra conocido lo que ocurrió como consecuencia de la introducción de los conejos, pero como hemos visto aquí, aquella no fue la única introducción de especies foráneas que ha tenido efectos catastróficos en ese continente.

Fuente: Christopher Hogg, Magella Neveu, Karl-Arne Stokkan, Lars Folkow, Phillippa Cottrill, Ronald Douglas, David M. Hunt & Glen Jeffery (2011): “Arctic reindeer extend their visual range into the ultraviolet” The Journal of Experimental Biology 214: 2014-2019

Los dialectos de estas aves son uno de los sistemas culturales más estudiados en el mundo animal. Surgen cuando dos poblaciones vecinas tienen diferentes tipos de cantos y cuando la variación entre dos poblaciones es mayor que la variación entre los individuos de una misma población. La transmisión cultural puede perpetuar los dialectos de los trinos de una generación a la siguiente cuando los pájaros jóvenes aprenden su dialecto de sus progenitores y de los pájaros que se encuentran en sus proximidades. Por otro lado, dependiendo de la especie, los dialectos pueden ser de muy corta vigencia o, por el contrario, perdurar durante generaciones.

El gorrión de corona blanca es un pájaro de Norteamérica cuya característica más conspicua es, precisamente, la que le da nombre: tiene un dibujo blanco en la cabeza que se asemeja a una corona. Su nombre científico es Zonotrichia leucophrys y se halla en peligro de extinción. Como muchos otros pájaros, canta, y como muchos otros pájaros que cantan, en sus trinos hay dialectos.

Zonotrichia leucophrys es, entre las especies que tienen dialectos, una de las más estudiadas. Hay una gran variabilidad geográfica en la estructura de las frases, las sílabas y la sintaxis de los gorriones de corona blanca. Y la mayor parte de los trinos de una región pueden agruparse en uno o varios dialectos. En general, cuando un dialecto se extiende en un área geográfica amplia, suele perdurar en el tiempo (18-30 años), mientras que si su extensión es menor, desaparece mucho antes.

En un trabajo publicado en 2010 se ha estudiado, a lo largo de 30 años, la variación de tres dialectos adyacentes. En el estudio se comparó el número de pájaros que cantaba cada dialecto, en grabaciones realizadas en una extensa área urbana, en tres momentos entre 1969 y 1999. También se midió la frecuencia mínima de los trinos de cada dialecto en cada uno de esos tres periodos.

De los tres dialectos estudiados, uno de ellos desapareció, otro vió disminuir su uso y el tercero se expandió a lo largo del periodo. Y además, la frecuencia mínima de los trinos de los dos dialectos que quedaron aumentó a lo largo del periodo estudiado, y resultó ser mayor que la frecuencia mínima de los trinos de los gorriones de corona blanca de zonas rurales. Por otro lado, dado que la duración media de la vida de estos gorriones es de dos años, se puede afirmar con total seguridad que los cambios registrados han sido transmitidos de generación en generación.

Según los autores, los cambios producidos constituyen una respuesta cultural al aumento de los sonidos de baja frecuencia en la ciudad, aumento que es, a su vez, el resultado de un incremento continuo en el tráfico rodado durante ese periodo. Esos sonidos de baja fecuencia originados por el tráfico dificultan la comunicación entre los gorriones cuando esas bajas frecuencias coinciden con las de los trinos. Por esa razón, los autores del estudio interpretan el cambio en los trinos como una forma de optimizar la transmisión en el ambiente acústico de la zonas urbanas, haciendo esa transmisión más eficiente.

Fuente: David Luther y Luis Baptista (2010): “Urban noise and the cultural evolution of bird songs” Proceedings of the Royal Society B 277: 469–473.

Quienes han seguido esta bitácora, o su hermana gemela en lengua vasca “Uhandreak”, me gustaría que tuviesen en cuenta lo que explico a continuación. Por un lado, el libro les permitirá recuperar historias ya leídas pero que ahora están casi inaccesibles en los blogs. El lector de nuestras bitácoras acude a ellas con frecuencia semanal, quincenal o mensual, y como hemos escrito alrededor de 150 historias, no es fácil llegar a las más antiguas. Con el libro no ocurre eso, todas las historias están ahí.

En segundo lugar, la secuencia de las historias en los blogs es aleatoria. Las escribimos como se nos ocurrían, por lo que el orden no tiene lógica alguna. Sin embargo, en el libro sí tienen un orden lógico. Las hemos organizado atendiendo al problema que los animales han de resolver o el reto al que han de hacer frente. Creemos que de ese modo se entenderán con más facilidad, puesto que cada historia se encuentra en un contexto que aporta más elementos que ayudan a la comprensión.

En tercer lugar, el libro tiene muy buenos dibujos. En los blogs hemos ilustrado las historias con fotografías y videos, que son los elementos gráficos propios del medio, pero para el libro hemos acudido a la tradición de las ciencias naturales y hemos optado por ilustrar los textos con dibujos. El dibujante Jesse se ha ocupado de ilustrar nuestras historias, y lo ha hecho verdaderamente bien. Es posible que a los autores sean precisamente los dibujos lo que más nos ha gustado de este formato.

Y “last but not least”, los textos de las historias son ahora de más calidad que los de la bitácora. El Servicio de Euskera de la UPV/EHU ha hecho un excelente trabajo de supervisión lingüística, aportando mayor corrección y más facilidad de comprensión del texto. Las historias se entienden mejor en el libro, y esto es algo muy importante en un trabajo de divulgación que, por su carácter, pretende llegar a personas sin conocimientos especializados.

El próximo jueves presentaremos “Animalien aferak”. Lo haremos en la Escuela de Estudios Empresariales de la UPV/EHU, en la calle Elcano de Bilbao, a las siete de la tarde. Hablaremos del libro, por supuesto, pero también hablaremos de animales. Aprovecharemos la ocasión para que los dos autores, Miren Bego y yo, hablemos de animales, de animales muy resistentes corriendo. Daremos una charla a dos titulada “lasterkariak” (corredores).

Si tiene ocasión no se pierda la presentación y, por supuesto, compre el libro, para leerlo o si no, para regalarlo.

La respuesta es que no. El plumaje aisla, en efecto, pero en este caso aisla evitando que se gane calor. Esa es la función que cumple en los avestruces. El avestruz genera una gruesa capa de aire extendiendo las plumas cuando hace calor; bajo esas condiciones, el plumaje pasa de tener 2 a tener 10 cm de grosor. Las excepciones, como ya he señalado, son las patas, el cuello y la cabeza; las patas y el cuello no son zonas críticas desde el punto de vista del control térmico, pero la cabeza sí lo es, ya que es preciso regular con precisión la temperatura encefálica. Gracias en parte al aislamiento que proporciona el plumaje, consiguen regular su temperatura corporal y mantenerla constante a temperaturas ambientales de hasta 51ºC. Dudo que haya ningún otro vertebrado con tanta tolerancia al calor.

El aislamiento no es el único mecanismo implicado en esa gran tolerancia térmica. Al fin y al cabo, el propio metabolismo del animal constituye una fuente de calor, y el plumaje, del mismo modo que evita la ganancia desde el exterior, conserva el que se genera en el interior, con lo que el riesgo de sobrecalentamiento existe. Cuando la temperatura ambiental excede los 38-39 ºC los avestruces han de recurrir a otra vía para evitar el sobrecalentamiento, la de la evaporación. Los avestruces, como el resto de las aves, no sudan; por ello, la única posibilidad de que disponen para refrigerarse mediante evaporación consiste en recurrir a las superficies respiratorias. Por eso, el mecanismo utilizado por estas aves para disipar calor cuando la temperatura ambiental alcanza valores muy altos consiste en jadear, igual que hacen los perros y otros mamíferos. También los avestruces elevan la frecuencia de jadeo cuando necesitan refirgerarse, pero lo hacen a un ritmo muy inferior al que vimos aquí en su día en los canes. La frecuencia de movimientos respiratorios pasa en los avestruces de 5 a 45 min^-1 cuando necesitan disipar calor por evaporación. Además, ese es el mecanismo que les permite regular la temperatura cerebral, pues los capilares sanguíneos que irrigan los epitelios respiratorios conducen la sangre “fresca” directamente al cerebro

Debido al mecanismo de defensa química que poseen, las más de 500 especies que pertenecen a la familia Carabidae reciben el nombre con que se ha titulado esta entrada. Este escarabajo, cuando percibe que algún otro animal, normalmente un sapo, una hormiga o una araña, representa una amenaza para él, le arroja una sustancia química irritante en forma de spray. Por si eso fuera poco, la sustancia arrojada se encuentra a una temperatura de unos 100 ºC, lo que la convierte en un arma verdaderamente poderosa.

El mecanismo del que se sirve el escarabajo es muy complejo, razón por la que ha sido esgrimido a favor de sus pretensiones por los defensores del creacionismo y de la teoría denominada del “diseño inteligente”. Argumentan éstos que algo tan complejo no ha podido ser el resultado de un proceso de selección natural. Pero dejemos a un lado cuestiones de naturaleza anticientífica y vayamos al asunto que nos ocupa.

El aerosol defensivo es producido en unas glándulas especiales que se encuentran en el extremo posterior del abdomen de los escarabajos. Esas glándulas están formadas por dos cámaras. En la más grande, que es la que se encuentra en una posición más interna, se mezclan hidroquinona y peróxido de hidrógeno que han sido producidos, a su vez, en dos glándulas distintas de ésta. En la menor hay una mezcla de las enzimas catalasa y peroxidasa que son secretadas por sus células epiteliales. La hidroquinona es un producto característico del metabolismo de insectos, e interviene en la síntesis de la quitina del exoesqueleto, y el peródixo de hidrógeno no es otra sustancia que la conocida agua oxigenada.

Cuando el escarabajo percibe una amenaza, unos músculos, al contraerse, provocan que el líquido de la cámara mayor pase a la cámara pequeña, momento en el que se produce una explosión. La explosión es consecuencia de la repentina hidrólisis del peróxido de hidrógeno y de la oxidación de la hidroquinona. Esta es una reacción que provoca la liberación de gran cantidad de calor de forma repentina, razón por la que se produce la explosión. Como consecuencia de la presión de los gases generados, la válvula de la cámara grande se mantiene cerrada, lo que la protege de los efectos de la explosión; por otro lado, la mezcla atacante es expulsada en forma de fino spray a través de la válvula que separa a esta cámara del exterior. La mezcla resultante de las reacciones antedichas contiene benzoquinona y alcanza una temperatura altísima al ser expulsada (alrededor de los 100 ºC). Normalmente es muy efectiva rechazando a los potenciales depredadores.

Los escarabajos dirigen la mezcla explosiva en la dirección de la que proviene la amenaza. Algunas especies africanas llegan a tener una capacidad de rotación de hasta 270º, por lo que pueden dirigir la apertura de la glándula casi en cualquier dirección.

Resulta ser tan efectivo el mecanismo explosivo de los escarabajos bombarderos, que en 2004 se inició un proyecto de investigación en la Universidad de Leeds, dotado con 135.000 libras, para evaluar la posible utilidad de este mecanismo de combustión en el sector de la industria aeronaútica. El proyecto, denominado “Learning from controlled explotions in nature: modelling the catalytic explosion device of bombardier beetles”, constituye un nuevo hito en el desarrollo de la biomimética.

En el video puede verse a uno de estos escarabajos bombarderos en acción, aunque también hay quien es capaz de hacerles frente con éxito: