Control de profundidad de navegación del plancton

Larva de PlatynereisImagen al microscopio de la larva del anélido marino Platynereis. Las larvas nadan libremente en el mar gracias a la actividad de miles de diminutas estructuras similares a pelos, denominados cilios, formando una banda a lo largo del cuerpo larval (banda ciliar) que se mueven coordinadamente. Foto: Markus Cozelmann, MPI for development.Como organismos planctónicos, las larvas del gusano anélido marino Platynereis nadan libremente en el agua. Se mueven por la actividad de sus cilios, miles de diminutas estructuras parecidas a pelitos, que forman bandas a lo largo del cuerpo larval y que se mueven coordinadamente.

Ante condiciones ambientales cambiantes, las larvas nadan hacia arriba o hacia abajo hasta alcanzar la profundidad más adecuada. Científicos del Instituto Max Planck de Biología del Desarrollo en Tubinga, Alemania, han identificado sustancias de señalizacion en el sistema nervioso de las larvas que regulan la profundidad de nado de las larvas. Estas sustancias influyen en el movimiento de los cilios y, por lo tanto, mantienen a las larvas a la profundidad preferida.

El sistema locomotor de muchos animales está basado en el músculo. Sin embargo, los animales marinos pequeños frecuentemente se mueven mediante cilios. Este tipo de locomoción es más antigüo en la evolución que la locomoción basada en el musculo y muy común en el plancton marino. Además de las larvas de los anélidos, las larvas de muchos invertebrados marinos forman parte de este plancton, como por ejemplo las larvas de los caracoles, conchas de mar, medusas, estrellas de mar, etc.

"No se conoce demasiado acerca del sistema nervioso del movimiento ciliar del plancton marino, ya que el modelo de locomoción que ha sido intensamente estudiado ha sido el de organismos como la mosca de la fruta, el cual está basado en músculos", comenta Gáspár Jékely, investigador del equipo del Instituto Max Planck de Biología del Desarrollo, en colaboración con Thomas A. Münch en el Centro de Neurociencia Integrativa de Tubinga. Los cuales han examinado en detalle el sistema nervioso de las larvas marinas del anélido Platyreneis dumerilii

La banda ciliar de las larvas de Platynereis sirve como un motor para nadar en el agua del mar: cuando los cilios se mueven rápida y continuamente las larvas nadan hacia arriba, y cuando cilios paran las larvas se hunden. Estas larvas perciben diferentes condiciones ambientales, por ejemplo, reaccionan a cambios de temperatura, luz y suministro de alimentos, y alteran, en consecuencia, su movimiento en la columna de agua.Larva de Platynereis IIInvestigadores descubren diversos neuropéptidos en neuronas del gusano anélido marino Platynereis (blanco). En esta imagen aparecen destacados en distintos colores. Foto: Albina Asadulina y Mark Conzelmann, MPI for Development Biology.

Con el fin de profundizar en el mecanismo de regulación de este comportamiento, los científicos analizaron los genes del Platynereis. Descubrieron varias sustancias neuronales de señalización, denominados neuropéptidos en sus bases de datos genéticas del Platynereis. Por otra parte, encontraron que estos neuropéptidos se producen en una sola de las células nerviosas sensoriales de la larva y se liberan directamente a la banda ciliar. Concluyendo así que estas células nerviosas envían la información sensorial directamente a los cilios. Algunos de estos neuropéptidos influyen sobre la frecuencia de movimiento de los cilios, otros actúan en la frecuencia de "parada" de los cilios. A través de los neuropéptidos, los científicos pudieron controlar el movimiento hacia arriba y abajo de las larvas nadando libremente y cambiar su profundidad de natación en la columna de agua deliberadamente.

"Hemos descubierto que los responsables de los circuitos nerviosos se construyen de un modo inusualmente simple. Las células nerviosas sensoriales tienen la función motora, al mismo tiempo, es decir, envian el impulso de movimiento directamente a la banda ciliar ", dice Markus Conzelmann del Instituto Max Planck de Biología del Desarrollo, primer autor del estudio. Estos circuitos simples no son conocidos de la regulación de la locomoción basada en el músculo. "Quedamos asombrados al encontrar no sólo un neuropéptido como parte de un circuito simple, sino once diferentes."

Según los científicos este descubrimiento da una visión en la forma y la función de los sistemas nerviosos en una etapa temprana de la evolución. Por otra parte, los resultados podrían ser interesantes para otros campos de la biología marina: "Ahora tenemos un modelo adecuado para estudiar más a fondo la regulación de la profundidad de la natación en el plancton marino. Ya que el comportamiento de natación de plancton es crucial para la supervivencia y la prevalencia de miles de especies de animales marinos, nuestros resultados de la investigación podría ser relevante para la ecología marina ", explica Gáspár Jékely. Que quiere revelar en futuras investigaciones cómo células nerviosas individuales procesan diferente información sensorial de la presión del agua, la temperatura o la salinidad.

Fuente: MaxPlanckGesellschaft

 


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