En una noche sin luna, los niveles de luz pueden ser más de 100m veces más tenue que a plena luz del día. Sin embargo, aunque estamos casi ciegos y sin ayuda en la oscuridad, los gatos están acechando a sus presas y las polillas vuelan ágilmente entre las flores de nuestros balcones.
Mientras dormimos, millones de otros animales dependen de sus sistemas visuales para sobrevivir. Lo mismo es cierto de los animales que habitan en la oscuridad eterna de las profundidades del mar. De hecho, la abrumadora mayoría de los animales del mundo son principalmente activos con poca luz. ¿Cómo es posible su formidable rendimiento visual, especialmente en insectos, con ojos diminutos y cerebros menos del tamaño de un grano de arroz? ¿Qué estrategias ópticas y neuronales han desarrollado para permitirles ver tan bien con poca luz?
Para responder a estas preguntas, centramos nuestra atención en los insectos nocturnos. A pesar de sus diminutos sistemas visuales, resulta que los insectos nocturnos ven increíblemente bien con poca luz. En los últimos años, hemos descubierto que los insectos nocturnos pueden evitar y obsesionarse con los obstáculos durante el vuelo, distinguir colores, detectar movimientos débiles, aprender hitos visuales y úsalos para el hogar. Incluso pueden orientarse usando el patrón de polarización celestial débil producido por la luna, y navegar utilizando las constelaciones de estrellas en el cielo.
En muchos casos, este rendimiento visual parece desafiar lo que es físicamente posible. Por ejemplo, la abeja sudamericana centroamericana nocturna, Megalopta genalis, absorbe solo cinco fotones (partículas de luz) en sus diminutos ojos cuando los niveles de luz están en su punto más bajo: señal visual increíblemente pequeña. Y, sin embargo, en la oscuridad de la noche, puede navegar por la selva densa y enredada en un viaje de forrajeo y volver a su nido con seguridad, un discreto palo ahuecado suspendido en el sotobosque del bosque.
Para descubrir cómo es posible este tipo de actuación, recientemente comenzamos a estudiar los hawkmoths nocturnos. Estos bellos insectos, los colibríes del mundo de los invertebrados, son polillas elegantes y de vuelo rápido que están constantemente en busca de flores cargadas de néctar. Una vez que se encuentra una flor, la polilla flota en frente de ella, succionando el néctar usando su probóscide, un tubo en forma de boca.
El elefante europeo nocturno hawkmoth, Deilephila elpenor, es una hermosa criatura envuelta en escamas rosadas y verdes y hace todo su néctar reuniéndose en la oscuridad de la noche. Hace algunos años descubrimos que esta polilla puede distinguir colores por la noche, el primer animal nocturno conocido por hacerlo.
Pero esta polilla reveló recientemente otro de sus secretos: los trucos neuronales que utiliza para ver bien en una luz extremadamente tenue. Estos trucos son ciertamente utilizados por otros insectos nocturnos como Megalopta. Al estudiar la fisiología de los circuitos neuronales en los centros visuales del cerebro, descubrimos que Deilephila puede ver confiablemente en luz tenue agregando efectivamente los fotones que ha recogido de diferentes puntos en espacio y tiempo.
Por tiempo, esto es un poco como aumentar el tiempo de obturación en una cámara con poca luz. Al permitir que el obturador permanezca abierto por más tiempo, llega más luz al sensor de imagen y se produce una imagen más brillante. El inconveniente es que cualquier cosa que se mueva rápidamente, como un automóvil que pasa, no se resolverá y, por lo tanto, el insecto no podrá verla.
Suma neural
Para sumar fotones en el espacio, los píxeles individuales del sensor de imagen se pueden agrupar para crear menos "superpíxeles" (pero más grandes). Una vez más, la desventaja de esta estrategia es que, aunque la imagen se vuelve más brillante, también se vuelve más borrosa y desaparecen los detalles espaciales más finos. Pero para un animal nocturno esforzándose por ver en la oscuridad, la capacidad de ver un mundo más brillante que es más grueso y lento probablemente sea mejor que no ver nada en absoluto (que sería la única alternativa).
Nuestro trabajo fisiológico ha revelado que esta suma neuronal de fotones en el tiempo y el espacio es inmensamente beneficiosa para los nocturnos Deilephila. A todas las intensidades de luz nocturnas, desde el crepúsculo hasta los niveles de luz de las estrellas, la suma aumenta sustancialmente DeilephilaLa capacidad de ver bien con poca luz. De hecho, gracias a estos mecanismos neuronales, Deilephila puede ver a intensidades de luz alrededor de 100 veces más tenues de lo que podría de otra manera. Los beneficios de la suma son tan grandes que otros insectos nocturnos, como Megalopta, es muy probable que también confíe en él para ver bien con poca luz.
El mundo visto por los insectos nocturnos puede no ser tan agudo o bien resuelto en el tiempo como el experimentado por sus parientes activos durante el día. Pero la sumatoria asegura que sea lo suficientemente brillante como para detectar e interceptar compañeros potenciales, perseguir y capturar presas, navegar hacia y desde un nido y para sortear obstáculos durante el vuelo. Sin esta habilidad, sería tan ciego como el resto de nosotros.
Sobre el Autor
Eric Warrant, Profesor de Zoología, Universidad de Lund
Este artículo se publicó originalmente el La conversación. Leer el articulo original.
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