La inteligencia oculta de los crustáceos

Carrerita de martes 8 de septiembre

Carrerita de viernes 11 de septiembre

Tuve suerte esta semana: la lluvia no interfirió con mis carreras, así que tuve buen tiempo para mis divagaciones; eso sí, muy sudadas. La humedad estuvo bastante alta.

Los insectos son sorprendentes, pero no son los únicos artrópodos con capacidades de llamar la atención. Como primer ejemplo podemos tomar a los estomatópodos, los famosos camarones mantis. En el golfo de California encontramos especies de fondos blandos de los géneros Hemisquilla y Squilla, y otros habitantes de fondos rocosos del género Gonodactylus. Con estos últimas existen minuciosos estudios de laboratorio aplicados a especies de nuestra región, como G. zacae y G. festae. En los arrecifes y fondos pedregosos, las grietas entre las piedras son un recurso escaso y vital para protegerse de los depredadores; por ello, la competencia por estos refugios es feroz. Recordemos que estos animales poseen apéndices hipertrofiados capaces de descargar impactos a velocidades increíbles, con fuerza suficiente para reventar conchas, caparazones y hasta cristales de acuarios. Si resolvieran cada disputa territorial a golpes limpios, el riesgo de mutilación o muerte para los combatientes sería altísimo. Por eso, para un camarón mantis es indispensable saber con quién diablos se está metiendo. Cuando dos individuos se enfrentan, el perdedor aprende a reconocer la identidad química del vencedor: memoriza su olor. Si más tarde detecta ese mismo aroma saliendo de una cavidad, la evita de inmediato; en cambio, ante el olor de un individuo desconocido con el que no ha peleado, se atreve a disputar el espacio. Esta memoria del rival vencedor puede durar varias semanas. Cabe destacar que recuerdan con idéntica precisión el olor de las parejas con las que ya han copulado, lo cual resulta muy prudente, considerando que las interacciones reproductivas entre estos agresivos animales suelen terminar en tensión.

Pero hay algo más: recordarás que en el primer capítulo hablamos de la alucinante visión del color en los estomatópodos y de cómo no la usan para componer imágenes complejas, sino como un lector de código de barras para reconocer rápidamente presas, rivales y depredadores a partir de la presencia o combinación de franjas de color. Pues bien: cualquier lector de código requiere una base de datos con la cual cotejar la lectura. Los estomatópodos memorizan la secuencia visual de una presa, depredador o rival desde el primer encuentro y la archivan en su base de datos personal: su memoria.

Otro excelente ejemplo entre los crustáceos es el cangrejo verde europeo (Carcinus maenas). Es originario de las costas templadas del Atlántico nororiental, pero debido a su tremenda plasticidad se ha convertido en una especie invasora global. Aunque no sea nativo del golfo de California, constituye un modelo formidable para entender la cognición en crustáceos decápodos, un grupo del que tenemos amplísima representación en nuestras aguas.

En experimentos de laboratorio se han descubierto facultades sorprendentes en este cangrejo. Por naturaleza son fotofóbicos: huyen de la luz y buscan refugio en cavidades oscuras. Al someterlos a pruebas donde recibían descargas eléctricas leves al entrar en las cavidades, los cangrejos aprendieron rápidamente a suprimir su instinto natural de esconderse en la oscuridad. Lo fascinante es que su respuesta no era un simple «todo o nada»: graduaban la decisión sopesando la relación costo-beneficio. Si la descarga era mínima pero la iluminación exterior muy intensa, toleraban el choque eléctrico y entraban al refugio; en cambio, si la descarga era fuerte y la luz exterior tenue, preferían permanecer a la vista.

Y no se limitan a eso: también se han realizado pruebas con palancas operadas por recompensa. En acuarios experimentales donde debían mover palancas con sus quelípedos (sus tenazas) para recibir alimento, no solo aprendieron con rapidez la asociación, sino que, en diseños de discriminación entre dos palancas (una funcional y otra inactiva), aprendieron con certeza cuál era la correcta. Más sorprendente aún: cuando los investigadores invertían la función de los mecanismos, los cangrejos mostraban suficiente flexibilidad cognitiva para extinguir el comportamiento previo y cambiar a la nueva palanca activa. Una plasticidad de aprendizaje que nadie imaginaba hace unas décadas en un invertebrado.

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Recuerdos transgeneracionales

Carrerita del miércoles 2 de septiembre

Carrerita de viernes 4 de septiembre

Las lluvias ahora sí ya comenzaron, lo que ha complicado mis corridas. El  martes no pude correr por la tormenta de la noche anterior y el miércoles comencé corriendo estaba chispeando, por fortuna antes de terminar el primer kilómetro dejó de hacerlo.

Ahora mis divagaciones tuvieron que ver con la capacidad de aprender de los insectos. En el desierto de Sonora hay un muy buen ejemplo: la hormiga cosechadora (Pogonomyrmex rugosus). Normalmente las hormigas de este género son granívoras estrictas y se alimentan de semillas de plantas herbáceas. En un medio como el desierto de Sonora esto puede ser complicado: la disponibilidad de semillas es errática, depende de las lluvias estacionales y durante gran parte del año escasean. La respuesta habitual ante sequías prolongadas es reducir drásticamente la actividad del hormiguero para conservar energía. Pero la hormiga cosechadora tiene un as bajo la manga: aprovechar una fuente alternativa y masiva de alimento, la cigarra del pasto (Beameria venosa). Esta cigarra aparece en pulsos que no dependen de las lluvias, sino de un reloj biológico interno sincronizado con la temperatura del subsuelo y el fotoperiodo. Emergen a finales de la primavera en cantidades descomunales para reproducirse. Y cuando digo «grandes cantidades», me refiero a miles de individuos; su estrategia evolutiva es saturar a los depredadores para que una fracción logre reproducirse.

Cuando las hormigas cosechadoras se encuentran en su periodo de baja actividad -ya que en primavera aún no llueve- es cuando brotan las cigarras. Las exploradoras detectan su presencia: cuando alcanzan densidades de más de tres cigarras por metro cuadrado, comienzan a reclutar compañeras y pasan a una depredación masiva y coordinada sumamente efectiva, alcanzando tasas de captura y transporte al nido de más de 45 cigarras por minuto.

Para esto se produce un condicionamiento olfativo y espacial: las hormigas asocian con rapidez las señales químicas volátiles de las cigarras con una rica fuente de alimento y trazan mapas de navegación para movilizar al resto. Al mismo tiempo, miden el esfuerzo en función de la recompensa: la colonia actúa como una sola unidad donde cada individuo actualiza la red de información colectiva mediante contactos antenales y feromonas de reclutamiento.

La urgente necesidad de proteína para la reina y las larvas empuja a las forrajeras a mantener este esfuerzo incluso en condiciones térmicas extremas, cercanas a su límite letal. Esta conducta se sostiene mientras la densidad compense el desgaste: en cuanto la densidad desciende por debajo de una cigarra por metro cuadrado, reducen el forrajeo; el gasto energético ya no resulta rentable. Es fascinante notar que la toma de decisiones no es jerárquica ni lineal: no hay una orden central, sino una red de retroalimentación descentralizada que responde a la tasa de recompensa.

El siguiente caso a mí me sorprendió muchísimo. En mis cursos de biología me habían enseñado que cuando los insectos pasan por una metamorfosis completa -el clásico ejemplo de las mariposas y polillas (lepidópteros)-, en la fase de pupa o crisálida se produce una lisis celular absoluta: las enzimas disuelven todos los tejidos larvales dejando una «sopa» de nutrientes a partir de la cual los discos imaginales (que durante la fase de oruga permanecieron durmientes) construyen desde cero al organismo adulto. Por lo tanto, se consideraba biológicamente imposible que cualquier experiencia, recuerdo o condicionamiento de la oruga pudiera transmitirse al adulto.

Pues resulta que esto no es así, y una de las primeras especies en las que se descubrió esta sorpresa fue precisamente una polilla del desierto de Sonora: la polilla halcón (Manduca sexta). En su fase de oruga es un animal voraz que devora hojas de plantas locales como el toloache (Datura spp.); parece un gusano ciego volcado exclusivamente en alimentarse. Tras unas semanas de desarrollo, se entierra en el suelo y forma la pupa, para emerger semanas después como una gran polilla adulta.

Hace cerca de veinte años se realizaron experimentos pioneros con esta especie en la Universidad de Georgetown. A las orugas maduras, a punto de pupar, se les expuso al olor de acetato de etilo (un estímulo olfativo neutro) asociado a pequeñas descargas eléctricas (estímulo aversivo). Las orugas aprendieron rápidamente a evitar ese olor. Posteriormente puparon y pasaron por la metamorfosis. Al emerger, las polillas adultas fueron colocadas en un laberinto en forma de «Y»: en un brazo se inyectaba aire limpio y en el otro, aire aromatizado con acetato de etilo. Las polillas evitaron categóricamente el brazo con el compuesto químico: ¡la memoria de la oruga había sobrevivido a la metamorfosis! Estudios neurobiológicos demostraron que la reorganización celular durante la fase de crisálida no es total: las neuronas de los cuerpos pedunculados -las estructuras de los artrópodos dedicadas al aprendizaje y la memoria- no se destruyen por completo; se conservan y se remodelan selectivamente integrándose en el cerebro del adulto.

Los resultados con la polilla halcón despertaron la curiosidad de un criador aficionado de mariposas en Japón. Criaba la mariposa cola de golondrina (Papilio xuthus) y tenía la constante sospecha de que los adultos parecían reconocerlo a partir de su cuidado en la etapa larval. Decidió replicar la experiencia asesorado por el equipo de Georgetown. Formó dos grupos de orugas: al primero lo condicionó emparejando la esencia de lavanda (estímulo neutro) con pulsos vibratorios mecánicos (estímulo aversivo); el segundo grupo se mantuvo como control, sin estímulos asociados.

Tras la metamorfosis, evaluaron a los adultos en el laberinto en «Y»: las mariposas de control eligieron los brazos al azar, mientras que las mariposas cuyas orugas habían sido condicionadas evitaron de forma contundente el brazo con aroma a lavanda. Quedó demostrado que estas mariposas también retenían la memoria de su vida larvaria.

Pero no se quedaron ahí: decidieron dar seguimiento a la descendencia de ambos grupos. De manera asombrosa, las orugas nacidas de los huevos puestos por los adultos condicionados mostraron aversión a la lavanda desde el primer instante, ¡sin haber experimentado jamás el condicionamiento previo! Y los adultos derivados de esas larvas mantuvieron el rechazo, ¡y sus propios hijos también! Curiosamente, esta aversión innata se transmitía con mayor fuerza por línea paterna. ¿Cómo diablos era posible esto?

Al parecer, el estrés severo del condicionamiento induce modificaciones epigenéticas directas en el ADN de las células germinales (los gametos). Estas marcas químicas no alteran la secuencia genética base, pero modulan posteriormente el desarrollo del sistema olfativo y de los cuerpos pedunculados en las siguientes generaciones, fijando de forma congénita la respuesta de evitación. Este fenómeno se conoce como herencia epigenética transgeneracional de la memoria olfativa. Que un aprendizaje ambiental pueda heredarse biológicamente entre generaciones es una auténtica revolución en la biología moderna. Este hallazgo, replicado con la mariposa cola de golondrina, ha sido confirmado en diversos laboratorios del mundo con nematodos, otros insectos y mamíferos como ratones de laboratorio.

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Tiburones y rayas, mentes bajo las aguas.

Carrerita de miércoles 19 de agosto.

Carrerita de viernes 21 de agosto.

Hoy si estuvo pesada la corrida, a las 5:15 a.m. ya estábamos a más de 30°C y 74% de humedad, para mantenerme en mi zona meta de frecuencia cardiaca tuve que caminar algunos tramos. Pero, cómo siempre, lo disfrute.

Ahora me toco divagar sobre los otros peces, los peces cartilaginosos, las rayas y tiburones, los condrictios. Antes de continuar, quiero dejar algo claro: no me gusta que a los teleósteos y condrictios se les llame, a ambos, peces. Son totalmente distintos; nosotros somos más similares a un sapo del desierto que una damisela bicolor a un cazón. Los anfibios y el resto de los tetrápodos nos separamos hace unos 340 millones de años, mientras que los teleósteos y condrictios se separaron hace unos 420 millones de años. Para mí, unos son los peces y los otros son los tiburones, donde incluyo a las rayas, y lo único que tienen en común es que son vertebrados acuáticos con mandíbulas.

Bueno, aclarado el punto, hay buenos ejemplos de aprendizajes en tiburones; nuevamente, hay buenos ejemplos en el Golfo de California, por ejemplo, el Cazón Moteado (Mustelus henlei). Este es un pequeño tiburón común en bahías, esteros y aguas someras. Estos cuerpos de agua son muy dinámicos por los movimientos de corrientes, olas y mareas, que además tienen influencia sobre los sedimentos del fondo, por lo que generalmente son aguas turbias. Por ello la supervivencia no puede depender de respuestas automáticas, el cazón debe poder responder con plasticidad cognitiva a las exigencias del ambiente.

Algo que hay que entender es que los tiburones no solo dependen del olfato y la vista, pueden detectar campos electromagnéticos. Los pequeños pulsos eléctricos que generan los animales al contraer sus músculos son detectados por los tiburones. En el caso del cazón moteado, estos micro pulsos eléctricos, combinados con rastros químicos y patrones de contraste, integran “firmas” específicas no solo para detectar, sino también para identificar a los distintos animales de su entorno. Con ello aprenden a reconocer a sus presas y también a distinguir a animales desconocidos, que potencialmente pueden ser peligrosos.

Conforme va aumentando su experiencia al usar zonas de caza específicas va aumentando el catálogo de “firmas” que va reconociendo, permitiéndole hacer un uso cada vez más eficiente de su ambiente.

Otro ejemplo en el Golfo de California es la Raya Batea (Gymnura marmorata), también común en bahías someras, esteros y fondos arenosos. Está completamente adaptada para bentónica, en el fondo, tiene un cuerpo ancho y plano, en forma de rombo con una cola muy corta. Esto le permite pasar la mayor parte del día quieta en el fondo, cubierta por una delgada capa de arena que la hace prácticamente invisible. Esto no quiere decir que tenga una vida pasiva, no, es una cazadora por emboscada muy eficiente.

Al igual que en el caso del cazón moteado, y el resto de los tiburones, percibe campos electromagnéticos y con ello percibe la presencia de los moluscos, crustáceos o peces enterrados a su alrededor, pero hay algo más que percibe, en su línea lateral percibe las leves variaciones de la presión mecánica del agua. Uno podría pensar que la percepción de estas variaciones sería bastante confusa. En las aguas someras donde vive la raya batea los movimientos de corrientes, olas y mareas; las variaciones de presión del agua son muchas y variadas. Pero la raya batea aprende a filtrar el “ruido de fondo”, todas esas variaciones naturales del ambiente, para reconocer de forma precisa a las variaciones causadas por los movimientos de sus presas. La raya batea aprende a identificar las “firmas” de pulsos micro eléctricos y presiones de agua provocados por la presencia y movimiento de sus presas. Con lo que solo embiste cuando la probabilidad de éxito es muy alta.

Pero no solo recuerda la “firma” de sus presas, también memoriza las rutas de flujo y reflujo de las mareas, aprovechando la pleamar para ingresar a sus zonas de forrajeo y la bajamar para salir de ellas y no quedar atrapada en aguas muy someras donde quedaría en riesgo al disminuir el oxígeno de estas. Además, reconoce la presencia de predadores, con lo que modifica los sitios donde se entierra a descansar. Balanceando de esta manera las posibilidades de cazar y el riesgo de ser cazada.

Otro habitante común en los zonas rocosas, manglares, bahías cerradas y desembocaduras de ríos del Golfo de California es el Tiburón Limón (Negaprion brevirostris) y del cual hay estudios de aprendizaje en condiciones controladas. En estos estudios se coloca en un estanque una palanca suspendida a cierta profundidad. Cada que el tiburón movía la palanca con la punta del rostro o la boca se le entregaba un premio, una porción de pescado. Los tiburones limón aprendieron rápidamente a asociar el movimiento de la palanca con la entrega de alimento. Con esto en un estanque, cuando veían la palanca, dejaban cualquier otra actividad y se concentraban en la palanca para obtener alimento. Pero los estudios no acabaron con eso, había que ver que tanto tiempo retenían ese condicionamiento. Así que ya que tenían dominado que la palanca significaba comida se les dejó de presentar la palanca por periodos de tiempo largos, meses, incluso hasta un año. Pasado ese tiempo se les volvía a presentar la palanca y los tiburones inmediatamente comenzaron a moverla para recibir alimento. Nuevamente mostrando una capacidad cognitiva similar a la de mamíferos.

Bueno, tal vez pensarás que a fin de cuentas estamos hablando de vertebrados, que a fin de cuentas es el grupo al que pertenecemos.

Pero los invertebrados también se ha comprobado que tienen una capacidad cognitiva sorprendente. Eso quedará ara futuras corridas.

Peces, tan listos como mamíferos

Carrerita de martes 11 de agosto.

Carrerita de viernes 14 de agosto

Mientras corría pensaba en los sapos del desierto, realmente son muy listos, más de lo que piensa la gente. Pero no son los únicos que nos pueden sorprender. Los peces óseaos, los teleósteos, para mí, simplemente los peces también lo son. 

Nuevamente, hay buenos ejemplos en el Golfo de California que muestran que estos animales tampoco son sólo máquinas de instintos. Por ejemplo, los Roncadores, familia Haemulidae. Estos peces son muy comunes en zonas rocosas, arrecifales y de pastos marinos. Hacen migraciones diarias. En el día se encuentran entre las rocas o arrecifes, donde encuentran refugio y seguridad. Al atardecer se mueven hacia las praderas de pastos marinos para alimentarse, regresando a sus refugios antes de que salga el sol. Estas rutas de migración no están programadas en su comportamiento, las deben aprender y, según varíen las condiciones del medio, las modificarán para tener los mayores beneficios. Los juveniles aprenden las rutas de migración siguiendo a los adultos, formando cardúmenes. Con base en el éxito alimenticio y de protección, van reforzando este conocimiento. En experimentos de remplazo generacional, donde se van retirando gradualmente a los adultos, se ha observado que las rutas aprendidas se mantienen.

Obviamente, para poder recordar estas rutas, requieren integrar información sensorial. El Sol lo usan como una brújula, ajustando las trayectorias con base a la posición de este, pero compensando internamente cuando no está presente. También reconocen variaciones topográficas del fondo y señales químicas de las corrientes. Además, también se ha observado que los roncadores no solo saben la dirección, también la distancia y, con ellos, la velocidad a la que deben nadar para llegar al lugar que corresponde según la hora del día.

Otro buen ejemplo en el Golfo de California es la Damisela Bicolor (Stegastes partitus), un pez pequeño, de menos de 10 cm, muy territorial que defiende intensamente pequeñas parcelas en zonas rocosas o arrecifes. De la parcela que defiende reconoce visualmente cada pequeño detalle; esto es fundamental para su supervivencia, ya que sabe dónde están las grietas que le darán protección de los predadores, los lugares indicados para la puesta de huevos y los límites precisos de su territorio y dónde comienza el del vecino. Tiene un mapa visual donde ubica precisamente a todos los objetos inanimados o vivos de la parcela que defiende como propia. En experimentos se ha demostrado que estos peces tienen la capacidad de reconocer objetos novedosos, algo que durante mucho tiempo se pensó que era una característica única de los mamíferos. Las pruebas consistían en ponerles objetos en su entorno, sin ningún refuerzo. Posteriormente, se les presentaba un objeto con el que ya estuvieran familiarizados y un nuevo objeto. La damisela inmediatamente reconocía el objeto novedoso.

Pero aquí pasemos a otro ejemplo de otro pez damisela, pero de fuera del Golfo de California, la Damisela Espinosa (Acanthochromis polyacanthus), pez que habita en arrecifes del Indo-Pacífico. Una característica que tiene es que no cuenta con una fase larvaria pelágica, como la mayor parte de los peces marinos, las crías nacen en el arrecife y son ferozmente protegidas por sus padres. Por ello, para esta damisela la protección del territorio es algo fundamental. Aquí hay varios puntos a considerar, las damiselas desde que nacen viven en el mismo arrecife, es una especie monógama en donde la pareja divide equitativamente las obligaciones de cuidado de las crías, y debe poder reconocer las señales de peligro con tiempo, para poder reaccionar. Por ello es fundamental, poder generar mapas de su rango de hogar, tener una memoria social, que le permita reconocer a su pareja y a sus crías y aprender a reconocer las señales que indican la presencia de un riesgo. Así que son un buen caso para estudiar en el laboratorio. Pero lo que más llamó mi atención son las implicaciones que tienen los resultados de estos estudios con el cambio climático.

En condiciones normales, previas a la aparición de los seres humanos, en los arrecifes de coral las variaciones de temperatura del agua tendrán muy pequeñas fluctuaciones, por lo que la damisela espinosa no tiene adaptaciones para enfrentarse a cambios de la temperatura.

Bueno, pues en los estudios sobre la memoria asociativa, realizados a una temperatura normal para estos peces, 28 °C, se encontró que aprendía rápidamente a asociar señales visuales, como tarjetas de color, con la presencia de un conespecífico (refuerzo positivo), y esta asociación la mantenía por periodos de más de cinco días. Si se hacían pruebas con peces que ahora se les sometía a un ligero estrés moderado, aguas a 30. °C, la asociación con las señales visuales ocurría, pero en cinco días perdía la asociación, ya no la recordaba. ¿Qué pasaba cuando el estrés térmico era severo? Pues en pruebas de 32 °C la damisela espinosa perdía totalmente la capacidad de aprender la relación entre las tarjetas y la presencia del refuerzo positivo. Esto muestra que la capacidad de aprendizaje es algo frágil, muy ligada a la integridad fisiológica del individuo.

Así que a los peces, como a nosotros, el calor los atonta.

A reproducirse y comer, que la charca se va a secar

Carrerita de miércoles 5 de agosto.

Carrerita de viernes 7 de agosto.

El martes me levanté temprano a correr, a las 5:00 a.m., pero lo tuve que cancelar, estaba lloviendo, así que mejor me puse un café, preparé mi desayuno y me puse a trabajar en el libro que estoy escribiendo. Durante el día tomé las debidas medidas para ir a correr el miércoles.

Afortunadamente hoy no tuve problema, pero en los dos días me acordé de los sapos del desierto, espero que hayan sido lo suficientemente listos cómo para no haber caído en la trampa de salir con tan poca agua. La verdad no me preocupé mucho, son muy listos y saben muy bien cuando salir.

Recuerdo cuando daba el curso de comportamiento animal, en una parte del curso trataba de estímulos disparadores, un buen ejemplo es cómo cazan algunos sapos. Ahora me doy cuenta de que la forma en que lo hacía fortalecía la imagen de que los anfibios son máquinas autómatas, nada más lejos de la realidad.

Por ejemplo, en ambientes muy secos, como el desierto de Sonora, un anfibio, que requiere del agua para completar su ciclo de vida, no puede depender exclusivamente de reflejos innatos. Por eso es que me acordé de los sapos del desierto. El más conocido es el Sapo de Desierto (Incilius alvarius), que en los últimos años le ha dado a algunos humanos por buscarlos y lamerles las excreciones de su piel, que tienen un efecto narcoactivo. Este animal requiere de tener una gran plasticidad cognitiva, integrada con su percepción del medio ambiente. Pasa una gran parte del año, hasta diez meses, bajo tierra, en un estado de estivación profunda. Esto termina bruscamente al llegar las lluvias del monzón sonorense. El sapo debe responder rápidamente para encontrar las charcas temporales, fundamentales para su alimentación y reproducción. Esta búsqueda no la hace azarosamente, pistas como el olor a limo húmedo, los sonidos de escurrimientos, los gradientes de humedad y los coros de otros anfibios los ayudan. Pero la información de la presencia y ubicación de las charcas la utiliza para formar un mapa de su rango de hogar. Esta información le será importante para los siguientes ciclos, encontrará más rápidamente las charcas. En el desierto la duración de estas charcas es muy corta y debe sacarle el mayor provecho.

Es un predador voraz de artrópodos, entre los que hay muchos que son venenosos o tóxicos, como escorpiones, escarabajos bombardeadores y ciempiés. El sapo debe aprender rápidamente a diferenciar a estos de sus fuentes de alimento, se ha probado que con una sola mala experiencia lo hace. Integra los patrones visuales y químicos del artrópodo problemático, con lo que el patrón motor de proyección de la lengua se inhibe cuando se presentan dichos patrones. Pero esto varía según cambian las condiciones. Al principio del monzón, cuando está bien hidratado y hay muchas charcas, es muy selectivo con las presas y las charcas. Solo presas seguras y evita charcas salinas. Pero al terminar la lluvia y comenzar la evaporación de las charcas, estará más dispuesto a correr riesgos con las presas y aceptar charcas salinas.

Pero las charcas no son solo importantes para la alimentación; son fundamentales para la reproducción y estas charcas son efímeras: cuando mucho, durarán un par de semanas; regularmente, solo unos días. El no llegar a tiempo a las charcas no solo pone en riesgo el aparearse, sino también el que los renacuajos puedan completar la metamorfosis. Por eso, el mapa de rango de hogar que mencionamos es importante. Los sapos tienen una alta fidelidad a las charcas donde tuvieron éxito reproductivo en el pasado o de donde emergieron como juveniles.

Hay algo importante que se debe considerar, el sapo del desierto no puede esperarse a que se sequen completamente las charcas para enterrarse y comenzar el periodo de estivación. Si la charca se seca, el suelo arcilloso se convierte en una costra rígida, impenetrable para el sapo. Así que el sapo debe estar monitoreando información de su medio. Debe de estar evaluando los patrones de lluvia del monzón y las fluctuaciones térmicas nocturnas, asociando la humedad relativa del aire con el agotamiento de las charcas. La humedad de las capas superficiales del fondo de las charcas, evaluando su plasticidad para asegurarse de que podrá escarbar sin agotar sus reservas de energía. Pero además, su balance hídrico interno: la pérdida de agua corporal altera la composición de sus fluidos internos; si el costo osmótico de permanecer en la superficie es mayor que el beneficio reproductivo o de alimentación, es momento de enterrarse. Y aquí el mapa de su rango de hogar vuelve a ser importante; no se entierra en cualquier lugar, localiza los sitios más adecuados, como base de arbustos con raíces profundas, grietas o madrigueras abandonadas, donde la tierra retiene humedad y es más fácil escarbar.

Bueno, si la vida del sapo del desierto se te hace extrema, te diré que hay otro anfibio cuya dependencia del monzón del desierto es aún más drástica; se trata del Sapo de Espuelas Sonorense (Scaphiopus couchii), que pasa menos del 10% de su vida en la superficie; el resto del tiempo lo pasa bajo tierra en estado de letargo profundo. Esto implica que sólo permanece en la superficie el tiempo estrictamente necesario para alimentarse y reproducirse.

Mientras que el Sapo del Desierto depende de la integración olfativo-espacial para aprovechar los pocos días en que hay agua y permanecer en la superficie, el Sapo de Espuelas depende de un sistema acústico-vibracional altamente selectivo que opera desde el subsuelo. Emerger en el momento equivocado implica la muerte, por lo que su sistema de toma de decisiones debe basarse en información que le brinde la certeza para hacerlo. Por ello asocia la firma acústica de arroyos, inundaciones, los truenos, las frecuencias vibracionales específicas de estos, que le llegan a través del sustrato, para determinar el momento de emerger, cuando habrá agua disponible y con ella alimento y parejas. Debe diferenciar esa firma acústica de otras que no son relevantes, como animales grandes o maquinaria humana. De no hacerlo, podría llegar a la superficie en el momento equivocado y perecer.

Pero ya que está en la superficie, tiene que ser muy veloz, las charcas se evaporan rápido, así que no tiene mucho tiempo. 

Aquí en Sonora es muy común saber que va a llover, “huele a lluvia”, decimos. Ese olor a tierra mojada se llama petricor. Se produce por aceites de plantas y compuestos de bacterias que se liberan en la tierra mojada. Entre estos últimos, la principal es la geosmina, a la que reconoce especialmente el sapo de espuelas. Ese olor, complementado con los gradientes de humedad, le indica la dirección a la que se debe dirigir. Pero no es lo único, ya vimos que tienen un buen sistema de audición, así que el coro de llamada de otros machos, que ya están en la charca, es una señal importante. Además, la topografía del terreno les permite reconocer hacia dónde descender para llegar a las charcas.

Es breve el tiempo que el sapo de espuelas pasa en la superficie, para lo que busca las charcas es, como ya te platiqué, reproducirse y alimentarse. Lo primero lo hace muy rápido. Los machos compiten ruidosamente por las hembras y la masa de huevos se fertiliza inmediatamente. Todo el proceso de apareamiento y ovoposición es en solo una noche. Los renacuajos tienen uno de los procesos de metamorfosis más rápidos de los anfibios a nivel mundial, una semana, máximo diez días. Como comparación, sapos y ranas de zonas húmedas usan semanas para esto. 

La alimentación es igual de rápida, en breve tiempo tienen que reunir las reservas energéticas que le permitan permanecer más de 10 meses bajo tierra, sin alimentarse. Su alimento favorito son las termitas aladas, escarabajos y otros insectos que buscan las charcas de agua.

No espera mucho para enterrarse, antes de que se sequen las charcas de agua, cuando comienza a disminuir el nivel del agua y a aumentar la salinidad de sus fluidos corporales, comienza a escarbar con las extensiones óseas de sus patas traseras, las espuelas, de donde viene su nombre, con la parte trasera para abajo. Cuando llega a profundidades de poco más de un metro, segrega, con capas de piel muerta y excreciones mucosas, un capullo protector que conserva la humedad. Hecho esto, disminuye su tasa metabólica al mínimo para iniciar su pesado letargo, del que no despertará hasta recibir al siguiente año la señal acústica precisa para regresar a la superficie.

Suena extremo, por los dos sapos del desierto sólo viven para dormir, comer y reproducirse.

Mi amiga "La Verde"

Carrerita de martes 28 de julio.

Carrerita de viernes 31 de julio.

Hoy sí me pegó la humedad; estaba a 80%. Desde que me ponía mi vestimenta para salir a correr, ya estaba sudando; eso, a pesar de que era antes de las 5:30 am. 

Como la meta de mis corridas ahora es permanecer dentro del rango de 132 a 142 pulsaciones/minuto, mi zona aeróbica, en mi corrida tuve que caminar algunos transectos ya que mi frecuencia estaba arriba de las 150, entre ellos el final de la corrida. Cuando llegué a la esquina del Boulevard principal de la colonia y mi calle me acordé de mi amiga “la Verde”, así la bauticé yo, juvenil de una cachora espinosa del desierto de Sonora (Sceloporus magister). 

Hace unos cuatro años, al final del verano, en una piedra de esa esquina ella tomaba el sol todos los días, precisamente a la hora en que yo pasaba en mi camino a la Granja de Perlas del Mar de Cortez. Las primeras veces que coincidimos, corría y se escondía entre las piedras, pero aprendió que yo pasaba por ahí todos los días y que, en definitiva, no era un riesgo para ella, así que dejó de esconderse. No sólo eso, dejaba que me acercara para decirle “Buenos días” y hasta tomarle algunas fotos.

La Verde (septiembre de 2022)

No sé qué pasó, pero de un día para otro dejó de asolearse ahí, pero la recuerdo cuando paso por ahí.

Generalmente la gente considera que los reptiles son como máquinas programadas que responden al ambiente en forma distintiva. La “Verde” me enseñó que no es el caso, pero hay otros muy buenos ejemplos, y mejor estudiados, aquí en el desierto de Sonora. Uno de ellos es el Monstruo de Gila (Heloderma suspectum), animal emblemático de esta región. En el ambiente del desierto con sus sequías y temperaturas extremas, la capacidad de supervivencia sería muy baja dependiendo solamente de patrones de acción fijos. Se requiere responder al ambiente con base en la experiencia de este entorno.

En estudios en ambientes controlados, esto se ha podido observar claramente. En experimentos en laberintos en T se observó que cuando se les expone a distintas fuentes de olores, el monstruo de Gila se orienta tridimensionalmente hacia los olores con los que ha formado una asociación de beneficio, ignorando las fuentes de olor con las que no tiene esa asociación. No sólo eso, sino que esa respuesta se ve modulada por la necesidad. Por ejemplo, si la fuente de olor es agua corriente, su estado de deshidratación modulará la intensidad de su respuesta; a mayor necesidad, su respuesta será más rápida y directa. Pero esto no es algo fijo, es variable. Por ejemplo, si el estado de deshidratación es leve, evitará las aguas en que detecte la presencia de sales con más de 10 partes por mil de salinidad. Si su requerimiento de agua no es tan alto, le da preferencia a las aguas que le representan un menor costo. Manejar el exceso de sal tendrá un costo metabólico. Si su estado de deshidratación es más severo, esto cambia, su tolerancia a aguas con salinidad alta aumenta; en este caso, la necesidad de agua es mayor que el costo de tratar con las sales. En el desierto, las fuentes de agua, donde la evaporación es alta, a menudo presentan una alta concentración de sales.  Esto es muy importante, ya que en su medio esta forma de responder, recordando a qué huele un recurso, sus características y cómo localizarlo, minimiza los riesgos de exposición a la desecación y a los depredadores.

Pero no solo eso: en estudios de telemetría en el medio natural se ha observado que los monstruos de Gila tienen una magnífica memoria espaciotemporal. El monstruo de Gila tiene una alta fidelidad a refugios y madrigueras. Se ha observado que los machos pueden caminar distancias considerables en línea recta para regresar a madrigueras concretas donde saben que hay hembras disponibles y refugio, lo que muestra un conocimiento detallado de su rango de hogar.

También hay que recordar que son predadores especializados en el asalto a nidos y madrigueras, les encantan los huevos de codorniz y las crías de conejos del desierto. El monstruo de Gila no solo ubica estos nidos y madrigueras con los olores sutiles que percibe, sino que también recuerda los sitios de anidación recurrentes en su rango de hogar.

Hay otro gran ejemplo de otro reptil emblemático del desierto de Sonora, la Tortuga del Desierto (Gopherus morafkai). En el desierto no es raro que las temperaturas se acerquen a niveles letales para la tortuga del desierto, así que poder encontrar refugios subterráneos puede ser la diferencia entre vivir o morir. En investigaciones de campo se ha visto que las tortugas integran señales visuales y olfativas de su rango de hogar, por lo que no deambulan al azar. Con el mapa cognitivo de su territorio recuerdan perfectamente la ubicación de refugios previamente visitados.

En otras tortugas del género Gopherus, en estudios donde a las tortugas se les enseña que el alimento está en una dirección y posteriormente se les cambia el alimento a la dirección opuesta, pruebas de reversión espacial, se ha visto que la plasticidad conductual y la velocidad de reaprender son comparables a las de algunos mamíferos, como ratas y ratones.

Pero no solo tenemos evidencias de capacidad de aprendizaje en la tortuga del desierto y sus parientes. Si se trata de tortugas bien estudiadas, están las Tortugas Gigantes de las Galápagos (Chelonoidis sp.) y de las Seychelles (Aldabrachelys sp.). En estas grandes tortugas se ha visto que es más fácil adiestrarlas cuando se hace en grupo que cuando se hace de forma individual, tienen un aprendizaje social. Pero además tienen una gran memoria, pueden recordar los adiestramientos aún después de 9 años de no haberlos repetido.

Otra tortuga que se ha estudiado bien es la Tortuga de Patas Rojas (Geochelone carbonaria), tortuga terrestre nativa de las sabanas y bosques, desde Panamá hasta las Guayanas, Brasil, Paraguay. Se tiene el caso de una tortuga, Moses, en la que se hicieron varias pruebas. En un laberinto radial de 18 brazos, como el que se usa en estudios de roedores, Moses aprendió a recolectar alimento sin repetir brazos durante la sesión, demostrando una memoria espacial impecable. Estos estudios se hicieron de forma tal que no recibían ningún rastro de olor, por lo que solo usaban referencias visuales para orientarse, generando mapas cognitivos. Antes de Moses se pensaba que eso solo lo podían hacer los mamíferos.

Así que la capacidad de aprendizaje en reptiles es una característica muy importante para su supervivencia. Yo recuerdo que “la Verde” lo era, hasta siento que yo le simpatizaba.

Las aves son muy listas

 Carrerita de martes 21 de julio.

Carrerita de viernes 24 de julio.

El día de hoy la corrida estuvo my pesada, la humedad estaba muy alta, me costó mantenermo dentro de la zona de frecuancia cardiaca, pero a fin cuentas la disfrute mucho.

Sigo pensando mucho sobre las capacidades cognitivas de los animales, yo, como todos los de migeneración crecimos con el concepto de que los animales son máquinas de respuestas instintivas.

Yo la verda creo que eso es muy falso, y en las aves es más que claro de que son muy capaces.

Un muy buen ejemplo aquí en el desierto de Sonora es el Correcaminos Mayor (Geococcyx californianus). Recuerdo una vez en mi vida haberme sentido ser “Willy” el Coyote persiguiendo al correcaminos. Fue en San José del Cabo, en Baja California Su, en 1991. Me habían invitado a participar en un proyecto para el ordenamiento ecológico de Los Cabos. Era un lugar totalmente distinto al Municipio de Los Cabos actual. Junto al hotel donde se llevaba a cabo la reunión, había un área en la que se comenzaba a desarrollar un proyecto residencial. Así que había calles adoquinadas, pero ninguna casa. Ideal para correr, y yo había llevado mis shorts y zapatos para correr. Me levanté temprano una mañana, salí solo y comencé a correr. No creo que llevara un kilómetro cuando, al dar una vuelta, me encontré con un correcaminos. Por varios metros él corrió frente a mí.

Bueno, pues este pájaro, que todo el mundo recuerda por las caricaturas, es un gran estratega para el uso de su ambiente. Para comenzar, muestran una gran capacidad cognitiva para aprender sobre las estructuras humanas y cómo sacarles provecho. Por ejemplo, el asfalto es un lugar ideal para la termorregulación de los reptiles, la presa favorita de los correcaminos. Así que sus estrategias de caza incluyen los caminos asfaltados en la hora en que los reptiles requieren termorregularse. Pero eso se complementa con la capacidad de asociar la actividad humana con el peligro. Se ha demostrado estadísticamente que hay una relación negativa entre la intensidad del tráfico del camino y su uso por los correcaminos. Asocian el nivel de uso del camino con un incremento en el riesgo; de esa manera, modifican en forma activa su rango de hogar protegiendo su seguridad.

Finalmente, su cortejo es una negociación, el macho le lleva a la hembra una presa de regalo. La hembra evalúa la calidad de la presa y, por tanto, del proveedor; si esto la convence, acepta la cópula; si no, la rechaza.

Bueno, pero si se va a hablar de aprendizaje en aves de la región, no puede faltar el Cuervo Común, del que ya hablamos cuando platicamos de los juegos. El cuervo tiene una gran plasticidad; lo encontramos desde las dunas de arena del desierto de Altar hasta las islas del Golfo de California. Para poder usar tan diversos ambientes, estas aves deben tener la capacidad de evaluar de forma consciente eventualidades de estos ambientes. Un ejemplo es cómo evalúan el comportamiento de otros animales. Así los aullidos y movimientos de coyotes, también de tejones, con la disponibilidad de carroña. Pero no solo es que siga a los coyotes para aprovechar los restos de las presas de estos animales, muchas veces alertan de la presencia de las presas por vocalizaciones, algunas veces inclusive los guían. De esta manera obtienen grandes recompensas alimenticias. También en las zonas urbanas de las costas del desierto, cómo Guaymas, estas aves integran la actividad humana en su beneficio. Uno piensa que los humanos estudian a las aves, aquí es al revés, los cuervos tienen bien estudiados los horarios de las congeladoras y de los pescadores. Tienen determinado cronométricamente el momento del desembarco de las embarcaciones, aprovechando la situación para tener unos buenos banquetes.

Pero además de esto se ha visto que los cuervos no solo aprenden, son grandes maestros. La información de fuentes de agua o alimento, que en el desierto pueden desaparecer en cuestión de semanas, los cuervos adultos les enseñan a los juveniles la ubicación de estas fuentes.

Bueno, pasemos ahora a estudios de aves en situaciones controladas, comencemos con el Pinzón Cebra (Taeniopygia guttata), ave común en Australia. En las primeras pruebas evaluaron su capacidad para variar su patrones de vuelo y obtener la mayor eficiencia. El Pinzón Cebra vuela alternando aleteos rápidos con fases de ala pegada al cuerpo, lo que llaman flap-bounding. En estos experimentos se le ponían diferentes pruebas de vuelo a los pinzones, a los que se les habían colocado sensores, no invasivos, en articulaciones y el cuerpo del ave. Con la información de estos sensores los investigadores podían determinar con gran exactitud los gastos energéticos del vuelo de los pinzones. Lo que encontraron es que estas aves ajustaban los patrones de aleteos y alas pegadas para tener el menor costo energético en cada prueba. No sólo eso, si se les dejaba de presentar alguna prueba en específico por meses, en el momento en que se les volvía a presentar, usaban el patrón de vuelo más eficiente inmediatamente, lo recordaban claramente.

Pero otra prueba me llamó más la atención. Los investigadores les presentaban un sonido neutro, un clic, a los pinzones, asociado a ponerles comida. Como era de esperar, por condicionamiento clásico, las aves asociaron el clic a la presencia de alimento. Posteriormente, los investigadores analizaron la sintaxis y las secuencias de sílabas del canto de los pinzones, identificando cuáles eran las menos frecuentes. Ya que identificaron esas secuencias “raras”, las comenzaron a usar. Lo que hacían era que cada vez que los pinzones usaban la secuencia “rara”, generaban el clic de la comida. Rápidamente los pinzones aprendieron esta asociación y comenzaron a usar con mayor frecuencia las secuencias “raras”, obteniendo más alimento.

Otro caso interesante es el Carbonero Común (Parus major), pequeña ave muy común en Europa oriental y Medio Oriente. Esta ave tiene un patrón de movimiento muy particular de las alas, rápido, espasmódico y vibratorio; se lo llama wing-fluttering. En los juveniles, este movimiento lo utilizan al sentir la llegada de sus padres al nido, es su forma de pedir alimento. El comportamiento se refuerza al recibir comida. Pero esto se transforma al llegar a adultos, uno esperaría que desapareciera la señal, pero no, se desacopla de la función original para adquirir un nuevo significado. Por ejemplo, el cuidado de la cría lo comparte la pareja de padres, el nido de los carboneros es un hoyo en el tronco de un árbol con un entrada muy estrecha. Por el que no cabrían al mismo tiempo los dos padres. Si se encuentran al mismo tiempo en la entrada, uno de ellos, generalmente se posa en una rama, mira fijamente a la pareja y realiza el wing-fluttering, pero ahora no significa “DAME DE COMER”, su nuevo significado es “PASE USTED”. De esa manera pasa el macho y cuando haya espacio lo hará la hembra. Una señal cuyo significado original se realizaba de forma condicionada, al crecer no se pierde la ave la aprovecha para ser utilizada en un nuevo contexto, diferente al original.

Así que las aves son bastante listas.

¿Qué es aprender?

 Carrerita de martes 7 de julio.

Carrerita de martes 14 de julio.

Carrerita de viernes 17 de julio.

La semana pasada cené el jueves con unos amigos y no estuve en condiciones de correr el viernes 10 de julio, con lo que no hubo divagación.

Pero esta semana si cumplí con las carreras y con las divagaciones.

Obviamente me he pasado las últimas semanas “enfutbolado”, no sé si sean mis raíces chilangas, pero sigo siendo un gran fan del fútbol.

Mientras corría, pensaba en todas las controversias que hay en este mundial sobre el arbitraje. Que si se beneficia a tal o cual equipo. Tengo años viendo mundiales; el primero que recuerdo es el del 66. La verdad es que siempre es los mismo, que no aprendemos?

En eso me saltó la pregunta…

¿Qué es aprender?

Aprender es la capacidad esencial de un organismo para procesar la información de su entorno, identificar patrones y eventualidades, y permitirle modificar su comportamiento de forma flexible y adaptativa para responder a esos patrones y eventualidades.

El organismo debe tener la capacidad cognitiva para poder hacer, internamente, una representación del medio externo. Evaluar las variables de ese medio externo y sus implicaciones en factores internos como costos, beneficios y cómo estos se reflejan en su percepción de la realidad

Aprender implica que el organismo experimenta la vida en primera persona.

Pero ¿cómo aprenden los organismos?

Muchas veces puede ser que un patrón o eventualidad del medio, un estímulo específico, aparentemente neutral, anteceda a otro estímulo específico al que el organismo debe dar respuesta. Si esta combinación es un patrón frecuente, el estímulo neutro dejará de ser neutro y el organismo dará una respuesta para estar listo para el estímulo que requiere respuesta. Esto es lo que se llama condicionamiento clásico (Pavloviano).

Muchas otras veces el organismo realiza alguna acción voluntaria que provoca una consecuencia en el medio ambiente. Dependiendo de los costos o beneficios de esa consecuencia, el organismo determina si la acción voluntaria conviene repetir o evitar. Si son mayores los beneficios, la repetirá, si son los costos, la evitará. El organismo evalúa activamente el impacto de sus acciones. Esto es el condicionamiento operante (Skinneriano):

Obviamente ambos tipos de condicionamiento ocurren en los organismos, pero en situaciones diferentes. El condicionamiento clásico llega a ser automático, a la presencia del estímulo detonante el organismo responde sin una evaluación. Por su parte, el condicionamiento operante es flexible, dependiendo en las respuestas del medio a la acción realizada.

Veamos ejemplos en animales de la región del Golfo de California y desierto de Sonora. Comencemos con el coyote, un animal con gran adaptabilidad, y esta está determinada por su comportamiento, que varía con base en la Ley de Igualación. Esta ley muestra que los animales responden en función de una evaluación cuantitativa de las acciones y sus recompensas. Básicamente establece que en una situación donde un organismo puede elegir libremente entre dos o más fuentes de recompensa, la proporción de acciones que el animal dedique a una opción igualará a la proporción de recompensas que obtenga de cada acción.

Cuando los coyotes en el desierto tienen dos lugares para alimentarse, no permanecen fijos en el lugar que da más comida, distribuyen sus visitas entre ambos lugares. Hacen un monitoreo activo. La frecuencia con la que visitan cada punta está en función de la recompensa obtenida. Si el punto A, por llamarlo de alguna manera, les da un 75% de probabilidad de encontrar alimento y el punto B un 25%, estarán un 75% del tiempo en el lugar A y solo un 25% en el lugar B. Ajustan los tiempos con base en las recompensas. Pero si se modifica la probabilidad de encontrar alimento en cada lugar, el porcentaje de tiempo que pasaban en cada lugar variaba en consecuencia. Los coyotes evalúan cada opción en función de las recompensas y con esa experiencia ajustan los tiempos. Tienen sensibilidad al cambio.

Otro buen ejemplo en la región es el Lobo Marino de California. En este caso se tienen estudios de una hembra, llamada Río. A ella la hacían responder a símbolos geométricos y pictogramas. De esta manera se le enseñó que si veía el estímulo A, debía responder eligiendo el estímulo B. Posteriormente, si se le presentaba B, debía elegir C. Con base en esto, Río realizó deducciones lógicas de forma espontánea. Por ejemplo, si veía que A equivalía a B (A=B), entendía entonces que B=A; entendía la simetría. Pero además, si veía que A=B y que B=C, entonces entendía que A=C, entendía la transitividad, y lo hizo desde el primer intento.

Pero además se encontró algo más, por un año se le dejó de hacer estas pruebas de categorías, cuando se le volvieron a presentar las pruebas, inmediatamente recordó y respondió a las pruebas sin cometer un solo error.

Podrás pensar que un año no es tanto tiempo, pero se repitió el experimento, pero con un periodo de diez años sin pruebas. Cuando se le volvieron a presentar, fue el mismo resultado: cero errores.

Esto no debería sorprendernos en el ambiente en que viven los lobos marinos, el comprender los conceptos de simetría y transitividad es importante. Esto les permite agrupar de forma flexible presas o peligros que lucen diferentes pero comparten el mismo valor biológico.

A Río no fue el primer animal al que se le hicieron este tipo de pruebas, estos estudios se habían realizado con anterioridad con algunos homínidos, chimpancés y bonobos. Es más, se suponía que sólo los primates podrían tener ese tipo de aprendizaje hasta que apareció Rio.

En los estudios con chimpancés y bonobos ya se había demostrado que estos animales comprendían los conceptos de simetría y transitividad y que además estas pruebas las recordaban por años.

Obviamente, la cantidad de estudios en chimpancés y bonobos es más extensa; el uso de lexigramas es muy extenso. ¿Recuerdas a Kanji? Así que todo está mucho más fundamentado. Pero en cuestión de memoria a largo plazo, al parecer, los chimpancés y bonobos van un paso más allá. No solo tienen memoria procedimental, de seguir reglas y procedimientos, sino que también es conceptual y a muy largo plazo. Por ejemplo, se ha demostrado que pueden reconocer fotografías de parientes o amigos, aliados, que no han visto en más de 10 o 15 años. También, cuando se les ha enseñado a resolver tareas complejas, usando herramientas, y tres años después se les presenta la misma prueba, no solo recordaban cómo resolverla, sino también el lugar preciso donde estaba guardada la herramienta.

Para los chimpancés y bonobos esta arquitectura mental es fundamental para aplicarse hacia el interior, en el intrincado tejido de sus sociedades complejas.

A fin de cuentas son nuestros parientes, dirían muchos.