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Publicado por El Rincón de la Ciencia, Tecnología y el Conocimiento en Jueves, 21 de julio de 2016

FRASES DE CIENCIA

miércoles, 3 de octubre de 2012

La evolución del ojo en la naturaleza y diez ejemplos de animales con una increíble visión

eyes

Cuando el genio naturalista Charles Darwin publicó su teoría del origen de las especies por selección natural (la cual menciono seguido en mis artículos, puesto que es una teoría que puede explicar con suma belleza como funciona algo tan increíblemente complejo como es la vida) muchos utilizaron (y aún utilizan) como argumentación para tratar de rechazarla que la complejidad del ojo no puede ser explicada por la evolución, y debe atribuirse necesariamente a la intervención divina, a un “diseño inteligente”, como le llaman.

Por supuesto, la complejidad del ojo humano y el de muchos otros animales es realmente increíble. Miles de millones de años de evolución y aproximadamente cuatrocientas mil generaciones fueron atravesando el proceso de selección natural para derivar en el ojo complejo que poseen muchas de las especies. Y la evidencia de esto podemos obtenerla simplemente observando el mundo natural, donde diferentes especies cuentan con diferentes tipos de ojos, cada uno de ellos en distintas fases evolutivas y con distintos niveles de complejidad.

El ojo más simple que podemos encontrar en la naturaleza, representando las primeras instancias en la evolución de este órgano, lo poseen ciertos organismos unicelulares del género Euglena, que sencillamente cuentan con un pequeño punto ocular (orgánulo) en un extremo de la célula. Este primitivo ojo es solamente sensible a la luminosidad, siendo capaz de determinar si hay luz o no, pero no puede formar imágenes ni ver absolutamente nada.

El siguiente paso en la evolución del ojo podemos imaginarlo de la siguiente manera: si tenemos una lámina de células sensibles a la luminosidad y plegamos dicha lámina en forma de “U”, obtendríamos una figura cóncava denominada “ojo en copa”. 

Diferentes partes de la superficie de la lámina en forma de “U” se iluminarían dependiendo del lugar del cual provenga la luz; esto quiere decir que un organismo equipado con un ojo en copa puede detectar de que dirección proviene la luminosidad. Para los animales con ojos en copa, como los gusanos planos, esto representa una gran ventaja evolutiva para determinar la ubicación de presas o depredadores dependiendo de la fuente de luminosidad y las sombras.

 La evolución de los tipos de ojos y un ejemplo de cada uno de ellos.

Continuando con los pasos evolutivos, si tomamos la lámina en forma de “U” utilizada en el ejemplo anterior y la seguimos plegando gradualmente, la copa se cierra sobre sí misma y retiene solamente un agujero en la parte superior, lo que provee un ojo con un mecanismo similar al de una cámara estenopeica. Esta clase de ojo provee una visión borrosa y poco detallada, pero permite determinar algunas formas simples. El nautilus, un género de moluscos cefalópodos, cuenta con ojos de este tipo, simples y que proveen una visión borrosa del entorno.

La clave para obtener una imagen más clara y que provea una buena visión se encuentra en el lente, el cual es el encargado de refractar la luz de manera tal que la imagen se capte con una gran nitidez. Cuanto mejor sea el lente, de mayor calidad será la imagen obtenida. En la próxima etapa de la evolución del ojo, se debió desarrollar paulatinamente una capa de líquido de textura gelatinosa que hiciera las veces de lente y permitiera enfocar los objetos, mejorando notablemente la visión de los organismos. Al quedar determinado que éste formato de ojo funciona mejor que cualquier otro y provee una visión óptima, la selección natural sigue trabajando generación tras generación, imponiendo en cada fase pequeñas mejoras sobre diferentes características, como la curvatura o la trasparencia del lente, hasta que finalmente se alcanza un grado de evolución como el del ojo humano.

Pero aunque nuestro egocentrismo pueda llevarnos a pensar que el ojo humano es el más evolucionado e increíble que existe, encontramos en el mundo natural muchos ejemplos de animales con ojos más fascinantes y asombrosos que los nuestros. A continuación analizaremos diez criaturas con los sistemas visuales más extraños e increíbles del reino animal.

10. Tarsero (Tarsius tarsier)

Este primate nocturno del tamaño de una ardilla cuenta con unos enormes ojos, más grandes que cualquier otro mamífero, en proporción con el tamaño de su cuerpo. Si los ojos de un humano fueran proporcionalmente tan grandes como los de un tarsero, serían del tamaño de pomelos. 

Sus enormes ojos están fijos en el cráneo y no pueden girar en sus orbitas, desventaja que este animal compensa con un cuello sumamente flexible. Siendo sus ojos más pesados que su cerebro, el tarsero tiene una vista muy aguda y una excelente visión nocturna, habiéndose sugerido incluso que pueden ser capaces de ver la luz ultravioleta.

9. Camaleón (Chamaeleonidae)

El camaleón es famoso por su habilidad para cambiar de color, lo que le ayuda a comunicarse y expresar sus intenciones y estados de ánimo a otros camaleones (solo unas pocas especies la usan para camuflarse). 

Este lagarto tienen unos ojos sumamente inusuales; sus párpados se fusionan y cubren casi todo el globo ocular, exceptuando un pequeño agujero a través del cual la pupila puede ver. Cada ojo puede moverse independientemente con respecto al otro, lo que permite al camaleón detectar presas y depredadores al mismo tiempo.

Esto también significa que el camaleón tiene un campo de visión completo de 360 grados. Tiene una vista muy aguda, siendo capaz de ver un insecto a varios metros de distancia, y al igual que el tarsero puede ver la luz ultravioleta.

8. Libélula (Anisoptera)

La libélula, el cazador aéreo más formidable entre los insectos, también tiene unos de los ojos más asombrosos del mundo animal. Son tan grandes que cubren casi la totalidad de su cabeza, dándoles una apariencia de casco y un campo de visión completo de 360 grados. 

Sus ojos están compuestos por 30.000 unidades visuales denominadas “omatidios”, conteniendo cada unidad su propio lente y una serie de células fotosensibles.

Su vista es excelente, puede detectar colores y luz polarizada. Sus ojos son particularmente sensibles al movimiento, lo que le permite descubrir rápidamente cualquier posible presa o enemigo. 

Algunas especies de libélulas que cazan en la oscuridad pueden ver perfectamente en condiciones de muy poca luz, donde un ojo humano no vería nada. 

Además la libélula tiene tres ojos más pequeños llamados “ocelos”, que pueden detectar movimientos más rápidos que los enormes ojos compuestos; estos ocelos envían rápidamente la información visual a los centros motrices de la libélula, lo que le permite reaccionar en una fracción de segundo, explicando las formidables habilidades acrobáticas de este magnífico insecto.

7. Geco cola de hoja (Phyllurus cornutus)

El geco cola de hoja posee ojos muy surrealistas; sus pupilas son verticales y tienen una serie de agujeros que se amplían durante la noche, permitiendo recoger mayores cantidades de luz.

Sus ojos cuentan con muchas más células fotosensibles que los ojos humanos, proporcionándole al animal la habilidad de detectar objetos y ver colores durante la noche.

Para darnos una idea de la espectacular visión nocturna del geco, mientras que los gatos y los tiburones pueden ver seis y diez veces mejor que los humanos, respectivamente, el geco cola de hoja puede ver hasta trescientas cincuenta veces mejor que nosotros con poca luz. 

Posee una serie de patrones extraños e intrincados en los ojos, que le provee camuflaje. Además sus ojos carecen de parpados; están protegidos por una membrana transparente, que el geco usualmente limpia con su lengua.

6. Calamar colosal (Mesonychoteuthis hamiltoni)

Este calamar no solamente es el invertebrado más grande conocido, sino que también posee los ojos más grandes del reino animal. Cada uno de los ojos del calamar colosal puede medir hasta treinta centímetros de ancho, siendo más grande que un plato de comida y con una lente del tamaño de una naranja.

Estos permiten que el calamar pueda ver en condiciones de poca luz, muy útil para un animal que pasa la mayor parte de su tiempo cazando a dos mil metros bajo la superficie del mar. El calamar colosal tiene una visión estereoscópica, que le brinda una mayor capacidad para calcular distancias.

Aún más sorprendente, cada ojo tiene un "faro" integrado, un órgano denominado "fotóforo" que puede producir luz; de manera que cada vez que el calamar centra su mirada al frente, los fotóforos producen suficiente luz para que pueda ver a su presa en la oscuridad.

5. Pez de cuatro ojos (Anableps anableps)

A pesar de su nombre, este pequeño pez tiene solamente dos ojos. Sin embargo, cada uno de sus ojos está dividido por una banda de tejido y cada mitad de ojo tiene su propia pupila. 

Esta adaptación tan bizarra permite al pez de cuatro ojos ver perfectamente (y al mismo tiempo) por encima y por debajo de la línea de flotación, para escanear tanto presas como depredadores. 

La mitad superior del globo ocular está adaptada para visión en el aire, mientras que la mitad inferior está adaptada para visión bajo el agua. Aunque las dos mitades del ojo utilizan el mismo lente, el grosor y la curvatura de dicho lente son diferentes en las mitades superior e inferior del ojo, para corregir las diferencias que existen en el comportamiento de la luz en el aire y en el agua.

Esto significa que cuando el pez de cuatro ojos está completamente sumergido, las mitades superiores de los ojos se encuentran fuera de foco. 

De cualquier modo, el pez pasa casi toda su vida en la superficie y sólo se sumerge por completo de vez en cuando para evitar que las mitades superiores de los ojos se deshidraten.

4. Mosca de ojos de tallo (Teleopsis dalmanni)

Esta pequeña pero espectacular criatura recibe su nombre de las largas proyecciones (denominadas pedúnculos) ubicadas al costado de su cabeza, que tienen los ojos y antenas en los extremos.

 Los machos suelen tener pedúnculos mucho más largos que las hembras, y se ha confirmado que las hembras prefieren a los machos con los pedúnculos más largos. 

Durante la época de apareamiento, los machos de enfrentan y miden las longitudes de sus tallos ópticos, siendo ganador aquel que lo tenga más amplio. 

Los machos tienen la extraordinaria capacidad de ampliar sus pedúnculos, ingiriendo aire a través de la boca y bombeándolo a través de conductos en la cabeza hacia los pedúnculos.

3. Pez espectro (Dolichopteryx longipes)

Este pez de aspecto fantasmal posee en sus ojos una de las estructuras visuales más extrañas conocidas por la ciencia. Cada ojo tiene una hinchazón lateral denominada divertículo, separada del ojo principal por un tabique.

Mientras que la parte principal del ojo tiene un lente y funciona como el ojo de cualquier otro animal, el divertículo tiene un espejo curvo, compuesto de muchas capas de lo que parecen ser cristales de guanina

Este "espejo" es superior captando la luz comparado con el ojo normal; el divertículo refleja la luz y la enfoca sobre la retina, permitiendo al pez ver tanto hacia arriba como hacia abajo al mismo tiempo. Es el único vertebrado conocido que usa una estructura de ojo espejo para ver, al mismo tiempo que un lente común.

2. Araña cara de ogro (Deinopidae deinopis)

La araña cara de ogro tiene seis ojos, pero parece como si sólo tuviera dos, debido a que el par medio se encuentra muy ampliado. 

Esta es una adaptación que surge por su estilo de vida nocturno; las arañas cara de ogro tienen una visión nocturna excelente no sólo por sus dos ojos enormes, sino también debido a una capa de células extremadamente sensibles a la luz que los recubren. 

Dicha membrana es tan sensible, que es destruida en la madrugada y una nueva se produce cada noche. La araña cara de ogro puede ver perfectamente en la noche a pesar de que carece de la membrana reflectante denominada tapetum lucidum, la cual ayuda a otras arañas (y otros depredadores, como los gatos) a ver en condiciones de poca luz. 

De hecho, los científicos creen que las arañas cara de ogro tienen mejor visión nocturna que los gatos, los tiburones, e incluso los búhos (que pueden ver hasta cien veces mejor que los seres humanos por la noche).

1. Camarón mantis (Gonodactylus smithii)

Finalmente llegamos al animal con los ojos más raros y asombrosos del mundo.

Conocido por su agresividad y sus formidables armas (tiene una garra muy afilada y poderosa, que puede cortar un dedo humano en dos o incluso romper el vidrio de un acuario con un solo golpe), el camarón mantis es un depredador voraz que se encuentra principalmente en aguas tropicales.

Sus ojos son compuestos, como los de la libélula, aunque tienen un número mucho menor de omatidios (unos diez mil por ojo). Sin embargo, en el camarón mantis cada fila de omatidios tiene una función particular: algunos de ellos se utilizan para detectar la luz, otros para la detección de color, etc.

El camarón mantis visualiza el color mucho mejor que los humanos, debido a que sus ojos cuentan con doce tipos de receptores de color, mientras que los ojos humanos tienen sólo tres. Además puede ver luz ultravioleta, luz infrarroja y luz polarizada, contando con la visión más compleja de todos los animales conocidos. Sus ojos están situados en el extremo de tallos y se pueden mover de forma independiente el uno del otro, girando hasta 70 grados.

Curiosamente, la información visual no es procesada por el cerebro, sino por los mismos ojos. Aún más extraño, cada uno de los ojos se divide en tres secciones, permitiendo a la criatura ver los objetos con tres partes diferentes del mismo ojo. 

En otras palabras, cada ojo tiene "visión trinocular" y completa percepción de profundidad, lo que significa que si un camarón mantis pierde un ojo, su otro ojo todavía sería capaz de juzgar profundidad y distancia por sí mismo, como un ser humano con sus dos ojos. Los científicos sólo están empezando a comprender los misterios de la visión de estos crustáceos; por el momento, sólo podemos tratar de imaginar cómo luce el mundo para un camarón mantis.

Fuentes:

VÍDEOS:

Evolución - El Ojo

Son uno de los factores más utilizados y prevalecientes de la evolución.

Noventa por ciento de las especies existentes tienen ojos, y existen de muchos tipos y formas. Descubra cómo ciertas medusas ancestrales pueden haber sido las primeras en evolucionar hacia células sensibles a la luz. 

Descubre cómo los dinosaurios desarrollaron ojos que los ayudaron a convertirse en exitosos cazadores. 

Finalmente, aprende cómo la habilidad de distinguir los colores ayudó a los primates a encontrar comida.


Desde que la tierra comenzó a hospedar vida, casi el 99% de todas las especies han desaparecido. 


Esta nueva serie de History examina las similitudes de las especies actuales y sus diferencias con las extinguidas.



La evolución de las especies (Ojos) - Parte 1 de 5


La evolución de las especies (Ojos) - Parte 2 de 5



La evolución de las especies (Ojos) - Parte 3 de 5


La evolución de las especies (Ojos) - Parte 4 de 5


La evolución de las especies (Ojos) - Parte 5 de 5

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