Según un nuevo estudio del Instituto de Ciencias de la Vida de la Universidad de Michigan, una especie de gusano redondo muy utilizado en la investigación biológica puede percibir el sonido y responder a él (escuchar), a pesar de carecer de órganos similares al oído.
Los hallazgos, publicados el 22 de septiembre en la revista Neuron, ofrecen una nueva herramienta biológica para estudiar los mecanismos genéticos subyacentes al sentido del oído.
Una nueva investigación de la Universidad de Michigan revela que el ascáride C. elegans (arriba en forma de oreja), especie modelo habitual en la investigación biológica, puede percibir y responder a las ondas sonoras del aire a pesar de carecer de órganos similares a los oídos. Crédito de la imagen: Rajani Arora, U-M Life Sciences institute
Los investigadores del laboratorio de Shawn Xu, del Instituto de Ciencias de la Vida, llevan más de 15 años utilizando Caenorhabditis elegans para estudiar la biología sensorial. Cuando su laboratorio comenzó este trabajo, se pensaba que estos gusanos milimétricos solo tenían tres sentidos principales: tacto, olfato y gusto.
Desde entonces, el laboratorio de Xu ha establecido que los gusanos tienen la capacidad de percibir la luz, a pesar de no tener ojos, así como la capacidad de percibir su propia postura corporal durante el movimiento (también conocido como sentido de la propiocepción).
"Sólo faltaba un sentido primario más: la sensación auditiva", explica Xu, profesor de investigación del LSI y autor principal del estudio. "Pero la audición no es como los demás sentidos, que están muy extendidos en otros filos animales. En realidad, sólo se ha descubierto en vertebrados y algunos artrópodos. Y, por tanto, se cree que la inmensa mayoría de las especies de invertebrados son insensibles al sonido".
Los científicos descubrieron, sin embargo, que los gusanos respondían a sonidos aéreos en el rango de 100 hercios a 5 kilohercios, una gama más amplia que la que pueden percibir algunos vertebrados. Cuando se escuchaba un tono en ese rango, los gusanos se alejaban rápidamente de la fuente del sonido, lo que demuestra que no sólo oyen el tono, sino que perciben su procedencia.
Los investigadores realizaron varios experimentos para asegurarse de que los gusanos respondían a las ondas sonoras del aire y no a las vibraciones de la superficie sobre la que descansaban. En lugar de "sentir" las vibraciones a través del sentido del tacto, Xu cree que los gusanos perciben estos tonos actuando como una especie de cóclea de cuerpo entero, la cavidad en espiral llena de líquido del oído interno de los vertebrados.
Los gusanos tienen dos tipos de neuronas sensoriales auditivas estrechamente conectadas a su piel. Cuando las ondas sonoras chocan con la piel de los gusanos, hacen vibrar la piel, lo que a su vez puede hacer que el fluido del interior del gusano vibre del mismo modo que vibra el fluido en una cóclea. Estas vibraciones activan las neuronas auditivas unidas a la piel de los gusanos, que traducen las vibraciones en impulsos nerviosos.
Y como los dos tipos de neuronas se localizan en distintas partes del cuerpo del gusano, éste puede detectar la fuente de sonido en función de las neuronas que se activen. Este sentido puede ayudar a los gusanos a detectar y eludir a sus depredadores, muchos de los cuales generan sonidos audibles cuando cazan.
La investigación plantea la posibilidad de que otros animales sin orejas y de cuerpo blando como el ascáride C. elegans -como los gusanos planos, las lombrices de tierra y los moluscos- también puedan percibir el sonido.
"Nuestro estudio demuestra que no podemos dar por sentado que los organismos que carecen de oído no puedan percibir el sonido", afirma Xu, que también es catedrático de Fisiología Molecular e Integrativa en la Facultad de Medicina de la UM.
Aunque el sentido del oído de los gusanos guarda algunas similitudes con el funcionamiento del sistema auditivo de los vertebrados, esta nueva investigación revela importantes diferencias con respecto al modo en que los vertebrados o los artrópodos perciben el sonido.
"Basándonos en estas diferencias, que existen hasta el nivel molecular, creemos que el sentido del oído probablemente ha evolucionado de forma independiente, varias veces en distintos filos animales", afirma Xu. "Sabíamos que la audición es muy diferente entre vertebrados y artrópodos.
"Ahora, con C. elegans, hemos encontrado otra vía diferente para esta función sensorial, lo que indica una evolución convergente. Esto contrasta fuertemente con la evolución de la visión, que, como propuso Charles Darwin, se produjo bastante pronto y probablemente sólo una vez con un antepasado común".
Ahora que se han observado todos los sentidos principales en C. elegans, Xu y sus colegas planean profundizar en los mecanismos genéticos y la neurobiología que impulsan estas sensaciones.
"Esto abre un campo completamente nuevo para el estudio de la sensación auditiva y la mecanosensación en su conjunto", afirmó. "Con esta nueva incorporación de la sensación auditiva, hemos establecido plenamente que todos los sentidos primarios se encuentran en C. elegans, lo que los convierte en un sistema modelo excepcional para estudiar la biología sensorial".
Escrito por: Emily Kagey
Los autores del estudio son: Adam Iliff, Can Wang, Elizabeth Ronan, Alison Hake, Yuling Guo, Xia Li, Xinxing Zhang, Maohua Zheng, Karl Grosh, R. Keith Duncan y X.Z. Shawn Xu, de la UM; y Jianfeng Liu, de la Universidad Huazhong de Ciencia y Tecnología de China.
El artículo de Neuron se titula "The nematode C. elegans senses airborne sound", DOI: 10.1016/j.neuron.2021.08.035