Hace un par de años caminaba con una amiga en un parque cerca de la ciudad. Durante nuestro paseo, ocasionalmente yo señalaba a más de algún animalito que miraba. Un quiebra-palitos sobre una ramita, algunos caballitos del diablo volando sobre el arroyo, o un escarabajo cuyos colores se mezclaban con el suelo. “He estado en este lugar tantas veces, y ni sabía que podía encontrar esto aquí. ¿Cómo los distinguiste?” – ella me preguntó.
No tenía explicación, pero me puso a pensar: hace algunos años también era más complicado para mí. Cosas como esta toman práctica. Yo ni siquiera diría que soy tan buena en ello. Tengo tantos amigos a quienes envidio por su súper visión, que siempre en nuestros viajes de campo encontraban tantos organismos tan sólo mientras armábamos campamento.
Pero bueno, después de años de herpetear, tu cerebro se acostumbra a buscar ciertos patrones. Pero siempre hay cosas que no puedo ver hasta que alguien más me las señala. ¿Cómo se “esconden” tan bien “a simple vista”?
Camuflaje
El camuflaje puede tomar distintas formas y colores (¡incluso sonidos!). Hay muchas maneras en las que un animal puede esconderse de sus depredadores o detrás de sus presas. Quizá lo que primero viene a la mente son pulpos, cebras o camaleones. Pero hay tantos animales, invertebrados y vertebrados, que presentan distintos tipos de fascinante camuflaje. Muchas veces ni es con fines secretivos, sino para enviar señales dentro de la misma especie o incluso para regular su temperatura.
Pero la pregunta sigue siendo: ¿Cómo? ¿Cómo puede un animal saber el color o patrón en el que se debe mezclar y nacer con esos patrones? ¿Qué pasa cuando van a otro ambiente? ¿Y qué demonios con los que pueden CAMBIAR de colores?
Cripsis y mimetismo
El término “camuflaje” es bastante general, así que rompámoslo un poco. En esta primera entrada sobre el tema, te voy a explicar solamente dos tipos. Primero, aclaro que en español, por alguna razón, aún no encuentro una buena fuente de clasificación y se limitan a distinguir únicamente “mimetismo” de “cripsis”; sin embargo, existen (bien definidos en inglés) distintos tipos de mimetismo y cripsis, así que los siguientes nombres son meras traducciones mías, así que hablaremos de: “mimetismo de tipo disfraz” (masquerade mimicry) y “cripsis de mezcla con el fondo” (background-matching crypsis).
Los disfraces
El mimetismo es cuando un organismo se parece a una especie no-relacionada o a algún objeto inanimado. El mimetismo “de tipo disfraz” es la segunda, como los quiebra-palitos o la rana de la imagen de arriba que parece hoja seca. Este tipo de mimetismo no busca necesariamente evitar ser VISTO, pero sí evitar ser RECONOCIDO.
Una adaptación de éste tipo toma muuuuuuucho tiempo (generacional) en establecerse. Para que el mimetismo se desarrolle durante la evolución de una especie, un gran cambio o mutación tuvo que haber ocurrido en una población y ser beneficioso para que se fije en la especie a través de reproducción sexual tras varias generaciones. Cuando una mutación es positiva (hablamos de mutaciones durante la reproducción, no mutaciones desarrolladas en la vida de un solo individuo), el éxito reproductivo de los individuos con esa mutación va a transferirse a las siguientes generaciones. Para ponerlo en otros términos, los individuos que tienen esa característica que los ayuda a sobrevivir hasta llegar a la edad reproductiva van a pasar sus características a su progenie. Eventualmente, toda la población va a poseer esa mutación(es). Así que el mimetismo “de disfraz” es guiado, a través de varias generaciones, por la selección sexual y natural.
Cripsis
Esconderse no es lo mismo que ser críptico.
La cripsis es básicamente el evitar ser detectado por características intrínsecas. Una de las formas de cripsis en el mundo natural ocurre cuando los organismos pueden adoptar los colores de su entorno. En el caso de los anfibios y reptiles, la mayoría de las especies tienen coloración específica y únicamente pueden hacerse ver más oscuros o más claros. En otros casos, como los camaleones, pueden cambiar de tonalidades con más variación. Para entender cómo ocurren todos estos cambios, tenemos que saber primero cómo es la piel de estos organismos.
Debajo de la piel…
La mayoría de vertebrados tienen (tenemos) distintas capas de piel. Debajo de la epidermis (la capa más superficial), algunas cosas se ven diferentes en cada especie. Debajo de las primeras capas, encontramos un complejo llamado “unidad dérmica de cromatóforos” (UDC). Esta unidad se compone de distintos tipos de células:
Cromatóforos de pigmentos
Los cromatóforos (tipo de células) de pigmentos son los responsables de que veamos el color que nosotros distinguimos al absorber selectivamente ciertas longitudes de onda de la luz visible. Estas células contienen distintos pigmentos, y estos pigmentos son los responsables de esa absorción. En anfibios y reptiles hay tres tipos principales de cromatóforos:
- EuMelanóforos-café-negros (contienen melanina)
- Eritróforos rojos (carotenoides, pteridinas o una combinación)
- Xantóforos amarillos (carotenoides, pteridinas, o una combinación)
Cromatóforos estructurales
Los cromatóforos estructurales ayudan a reflejar y dispersar ciertas longitudes de onda con nanoestructuras celulares. Hay dos tipos:
- Iridióforos (incoloros; reflejan un espectro específico de la luz, incluida la iridiscencia)
- Leucóforos (reflejan sólo luz blanca)
¿Cómo funciona?
Los pigmentos mencionados arriba se encuentran en el citoesqueleto de las células (cromatóforos) de pigmentos. Cada pigmento absorbe una longitud de onda específica. Por ejemplo, para que nosotros podamos ver a un animal de color verde, todo esto tiene que pasar al mismo tiempo: los xantóforos absorben longitudes de onda corta (tonos violeta-azules), los iridióforos reflejan longitudes de onda media (tonos amarillo-verdosos), y los melanóforos absorben longitudes de onda largas (tonos rojos). Cada especie tiene arreglos de cromatóforos específicos para mostrar su color.
Otros componentes del citoesqueleto celular, como microtúbulos y filamentos de actina, mueven a estos pigmentos adentro de las células ayudados con proteínas motoras. Por ejemplo, en los melanóforos, cuando los pigmentos están muy cercanos al núcleo el animal se va a ver más claro (ya que sólo están absorbiendo luz en una pequeña región y el resto es reflejado). Por otro lado, si las proteínas han ayudado a mover los pigmentos en toda la célula, estarán absorbiendo luz en una mayor superficie, por lo que van a aparecer más oscuros.
¿Y cómo deciden las células cuándo tener los pigmentos unidos o dispersos?
Respuestas neuronales y hormonales al entorno inducen estas reacciones. Cuando los organismos se encuentran en alguna situación estresante (como estar cerca de depredadores o rivalidades intraespecíficas), una señal neuronal u hormonal va a enviar mensajeros químicos (e.g. hormona estimulante de los melanocitos alfa) que activa la síntesis de la enzima cAMP. La concentración intracelular de cAMP en la célula le indica a las otras estructuras si hay que dispersar los melanocitos (cuando hay mucho cAMP) o retraerlos todos cerca del núcleo (disminuye la concentración de cAMP). Que las señales sean controladas neuronal u hormonalmente depende de cada especie (y también puede ser una combinación de ambas).
En el caso de los cromatóforos estructurales, la luz que reflejan varía dependiendo de la posición o dirección.
Los cambios de color también pueden ser inducidos por temperatura o disponibilidad de luz. Por esta razón, dependiendo del estímulo distintos cromatóforos van a responder.
En general, las cantidades de cada tipo de cromatóforo y cómo se organizan es lo que varía en cada especie, o incluso en distintas poblaciones de la misma especie.
¿Pero cómo pueden los camaleones CAMBIAR de color?
Aunque es cierto que los camaleones pueden cambiar de color hasta cierto punto, las variaciones en patrones y colores de verde-a-morado-a-rojo-a-amarillo de las caricaturas NO es verdad. Lamento decepcionarte. ¡Pero lo que realmente pasa también es fascinante!
Entre los iridióforos de la UDC de los camaleones hay pequeños cristales: nanocristales de guanina. Estos cristales van a reflejar distintas ondas de luz, dependiendo qué tan juntas o separadas estén. El color que reflejan va a alterar el color “base” del individuo (creado por los otros cromatóforos que describimos arriba). Así, por ejemplo, si la piel está relajada, los cristales están todos juntos reflejando longitudes de onda cortas. Al combinar esto con un “color base” amarillo, vamos a ver al individuo de color verde. Al estresar al individuo, o cualquier otra situación que provoque que se estire la piel, va a aumentar la distancia entre los nanocristales por lo que van a reflejar distintas (largas) longitudes de onda.
Entonces, opuesto a la coloración general de los reptiles antes descrita, los iridióforos estructurales y los nanocristales son los responsables de los cambios rápidos en coloración. Los cromatóforos de pigmentos son más estables, lentos, y no proveen de este cambio camaleónico. Esta habilidad de los iridióforos para cambiar rápido también les provee de una mejor capacidad para regular su temperatura.
#FunFact!
Ya que el cambio de coloración es un proceso costoso energéticamente, los camaleones no lo van a hacer a menos que sea realmente necesario. Ahora no solo sabemos que sus respuestas visuales pueden hacer que se mezclen con su entorno, sino que Stuart-Fox y Moussalli (2009) demostraron que incluso responden de manera diferente según el depredador. Cuando la amenaza más cercana es una serpiente, por ejemplo, cambian su tonalidad para tornarse ya sea más oscuros o más claros, dependiendo de la posición; sin embargo, si el depredador a la vista fuera un ave, realmente cambiarían más la tonalidad para mezclarse con su entorno. ¡Es como si supieran que las aves tienen una mejor vista que las serpientes! ¡¿ACASO NO ES GENIAL ESTO?!
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References
- Ligon, R.A. & K.L. McCartney. 2016. Biochemical Regulation of Pigment Motility in Vertebrate Chromatophores: A Review of Physiological Color Change Mechanisms. Current Zoology. 62(3):237-252.
- Teyssier, J., S.V. Saenko, D. van der Marel & M.C. Milinkovitch. 2015. Photonic Crystals Cause Active Colour Change in Chameleons. Nature Communications. 6(6368)
- Stevens, M. & S. Merilaita. 2009. Animal Camouflage: Current Issues and New Perspectives. Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences. 364(2009):423-427.
- Stuart-Fox, D. & A. Moussalli. 2009. Review: Camouflage, Communication, and Thermoregulation: Lessons from Colour Changing Organisms. Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences. 364(2009):463-470