Un nuevo estudio dirigido por el Instituto Max Planck para el Comportamiento Animal de Alemania encontró que el secreto clave de por qué las palomas mensajeras pueden volar cientos de kilómetros y regresar con precisión a sus nidos está en realidad oculto en un tipo de células inmunes ricas en hierro en el hígado, proporcionando pistas sin precedentes sobre un misterio sobre la navegación de las aves que durante mucho tiempo ha desconcertado a la comunidad científica.
Cómo las aves identifican con precisión direcciones durante vuelos de larga distancia siempre ha sido un problema difícil en la comunidad científica animal. Ya en la década de 1960, los científicos propusieron que las aves podrían navegar a través del campo magnético de la Tierra, pero el diseño experimental y la repetibilidad en ese momento fueron cuestionados. Desde entonces, múltiples estudios han demostrado que una variedad de aves, especialmente aves migratorias, dependen de complejos sistemas de inducción magnética interna y mecanismos visuales fotoquímicos para "ver" o percibir el campo geomagnético en el aire, pero el "hardware" biológico específico siempre ha sido confuso.
La última investigación, considerada potencialmente histórica, muestra que las palomas mensajeras tienen una "brújula interna" especial que está relacionada con las células inmunes que normalmente eliminan los glóbulos rojos viejos. Los investigadores señalan que sea cual sea la impresión que se tenga de estas aves urbanas, a menudo consideradas "desordenadas", es evidente que poseen complejos mecanismos fisiológicos de navegación que van mucho más allá de la intuición.
Los investigadores han descubierto por primera vez que las palomas mensajeras se "conectan" al campo magnético de la Tierra a través de células inmunes ricas en hierro que se encuentran sólo en el hígado. Estas células son macrófagos y su principal responsabilidad es descomponer los glóbulos rojos envejecidos. En el proceso, acumulan una gran cantidad de hierro y se transforman en microsensores de "nivel cuántico" que son muy sensibles a los campos magnéticos, como una brújula incorporada. Una vez que faltan estas células, las palomas quedarán completamente desorientadas durante el vuelo.
El profesor Christian Kurts, uno de los autores correspondientes del artículo y director del Instituto de Medicina Molecular e Inmunología Experimental del Hospital Universitario de Bonn, dijo que originalmente no esperaban que las células inmunes asumieran el papel de detección de campos magnéticos. Los resultados de la investigación revelaron un mecanismo previamente desconocido de detección magnética en animales. Otro coautor, el profesor Martin Wikelski, director del Instituto Max Planck de Comportamiento Animal, señaló que la navegación aparentemente "intuitiva" de las aves probablemente tenga una base clara en la física y la biología.
Anteriormente, aunque la comunidad científica aceptaba generalmente que las aves utilizan el campo geomagnético para navegar, todavía existen muchas hipótesis sobre la ubicación específica de sus receptores. Los primeros estudios, incluido el trabajo de la famosa pareja de investigadores de navegación de aves Wolfgang y Roswitha Wiltschko, creían que los receptores de magnetita en los picos de las aves eran una de las claves para guiarlas. Para verificar estas ideas, el equipo de investigación utilizó herramientas como magnetómetros de muestras vibratorias (VSM) y clasificación de células magnéticas para examinar sistemáticamente diferentes órganos y seleccionar grupos de células que puedan estar involucrados en la inducción magnética.
Por supuesto, los científicos no han ignorado las "partes candidatas" que se han mencionado con frecuencia antes: ojos, picos y cerebros. Estas partes han desempeñado un papel destacado en estudios anteriores de navegación de aves. Sin embargo, los nuevos resultados experimentales los llevaron a una dirección a la que no se había prestado mucha atención antes: el hígado y el bazo. La primera autora del estudio, la Dra. Clivia Lisowski de la Universidad de Bonn y su hospital afiliado, dijo que desde el principio se dieron cuenta de que el hígado y el bazo almacenan grandes cantidades de hierro porque son responsables de descomponer los glóbulos rojos, por lo que pueden tener propiedades magnéticas especiales.
Análisis histológicos y magnéticos adicionales encontraron que el contenido de hierro en el hígado de la paloma era significativamente mayor que en otros tejidos, lo que lo convierte en el sitio más prometedor para albergar receptores similares a la magnetita. El profesor Ulf Wiedwald de la Universidad de Duisburg-Essen señaló que en estas células el hierro cristaliza en forma de nanopartículas de óxido, lo que hace que las células sean superparamagnéticas y, por tanto, muy sensibles a los campos magnéticos externos. El equipo observó la señal de respuesta magnética más fuerte hasta la fecha en el tejido hepático, lo que confirma que los macrófagos hepáticos son el componente central del "GPS incorporado" de la paloma mensajera.
Desde entonces, el equipo de ornitología ha realizado experimentos de comportamiento en el campo para probar el efecto práctico de este descubrimiento. Seleccionaron un grupo de palomas mensajeras que habían sido entrenadas y estaban acostumbradas a regresar al aviario del instituto desde un punto de liberación a unos 20 kilómetros de distancia. Cuando los investigadores "eliminaron" experimentalmente estos macrófagos hepáticos, las palomas experimentaron cambios dramáticos en su capacidad de navegación: en condiciones nubladas, estas palomas que carecían de células de detección magnética se desorientaron durante el vuelo y no pudieron encontrar con éxito el camino de regreso a sus nidos; sin embargo, en los días soleados, cuando el sol no estaba bloqueado por las nubes, incluso sin estas células, las palomas aún podían regresar con éxito basándose en la información de la posición del sol.
Este fenómeno muestra que el sistema de navegación de la paloma mensajera no depende de una única fuente de señal, sino de un "sistema redundante" múltiple: cuando el "GPS incorporado" geomagnético proporcionado por los macrófagos del hígado falla o es interferido, la paloma mensajera aún puede usar señales externas, como indicadores solares, para compensar. Este modo de navegación multicanal puede explicar por qué las palomas mensajeras todavía muestran una capacidad de búsqueda muy estable en diferentes condiciones climáticas y geográficas.
A nivel anatómico y ultraestructural, el equipo observó mediante microscopía electrónica que estos macrófagos hepáticos ricos en hierro están en estrecha proximidad o incluso en contacto directo con las fibras nerviosas, lo que significa que la "información magnética" detectada por las células tiene una vía física que puede transmitirse a áreas relevantes del cerebro, corrigiendo así la trayectoria de vuelo en tiempo real. El Dr. Lisowski dijo que este descubrimiento proporciona la primera cadena concreta de evidencia sobre cómo la información geomagnética se detecta en el cuerpo y se transmite al cerebro para guiar el movimiento.
El profesor Wikelski señaló que la navegación animal es uno de los fenómenos más fascinantes de la naturaleza. Ahora bien, si se confirma que las células del sistema inmunológico participan en la percepción de la dirección, cambiará fundamentalmente nuestra comprensión tradicional de cómo los animales "encuentran su camino". El equipo de investigación cree que este mecanismo de las palomas mensajeras puede no ser un caso aislado, y se espera que en el futuro se encuentren vías similares de inducción magnética-conducción nerviosa en más animales migratorios e incluso en otros taxones. Los resultados relevantes han sido publicados en la revista académica Science y difundidos por el Instituto Max Planck de Comportamiento Animal a través de canales de noticias.