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MUNDO ANIMAL. Los camarones mantis tienen los mejores ojos del mundo, pero ¿por qué?

 

Con 16 fotorreceptores frente a los tres de los humanos, los camarones mantis ven el panorama más amplio. Fuente: DiverKen

Como seres humanos, experimentamos un asombroso mundo de colores, pero ¿qué pueden ver otros animales? Algunos ven mucho más que nosotros, pero se desconoce en gran medida cómo usan esta visión.

Vemos lo que vemos porque nuestros ojos tienen tres fotorreceptores, rojo, verde y azul. Nuestra visión es buena en comparación con los perros que tienen solo dos fotorreceptores (verde y azul), pero no es nada en comparación con muchas aves que tienen cuatro fotorreceptores: ultravioleta (UV) y rojo, verde y azul.

La adición de un fotorreceptor UV es difícil de imaginar, pero si consideramos la visión de los invertebrados, se vuelve aún más alucinante. Las mariposas tienen cinco fotorreceptores, lo que les proporciona una visión ultravioleta y una capacidad mejorada para distinguir entre dos colores similares.

Los pulpos no tienen  pero pueden detectar la luz polarizada. La luz está formada por ondas y la luz polarizada es cuando todas estas ondas vibran en el mismo plano. Lo más cerca que llegan los seres humanos de ver la luz polarizada es al usar gafas de sol polarizadas.

Pero este no es el final de la historia. La visión del camarón mantis avergüenza a todo lo demás. Estos crustáceos marinos pueden ser bien conocidos por su golpe récord (la misma aceleración que una bala calibre 22), pero también tienen el  del sistema visual más complejo.

Tienen hasta 16 fotorreceptores y pueden ver luz UV, visible y polarizada. De hecho, son los únicos animales que se sabe que detectan luz polarizada circularmente, que es cuando el componente de onda de la luz gira en un movimiento circular. También pueden percibir la profundidad con un ojo y mover cada ojo de forma independiente. Es imposible imaginar lo que ven los  , pero es increíble pensar en ello.

Una mirada más cercana

Los camarones mantis tienen  que están formados por decenas de miles de ommatidios (elementos que contienen un grupo de  , células de soporte y  ) al igual que las  . En las especies con visión espectacular, Gonodactylids y Lysioquillids, la mitad del ojo tiene seis filas de ommatidios modificados llamados banda media. Aquí es donde ocurre la magia.

Los colores que vemos son solo el comienzo. Otros animales ven el mundo de una manera completamente diferente. Fuente: Michael Bok

Cada fila está especializada para detectar determinadas longitudes de onda de luz o luz polarizada. Las primeras cuatro filas detectan la luz visible humana y la luz ultravioleta. De hecho, cada fila contiene un receptor diferente para los rayos UV, lo que le da al camarón mantis una visión ultravioleta extremadamente buena.

Los omatidios de las dos últimas filas contienen pelos diminutos colocados con mucha precisión. Esta disposición es probablemente la responsable de su visión de polarización.

La estructura general del ojo también es intrigante. Tres partes de cada ojo miran el mismo punto en el espacio. Esto da como resultado que aproximadamente el 70% del ojo se enfoque en una franja estrecha en el espacio, pero también les da la capacidad de percibir la profundidad con un solo ojo.

Para crear una imagen así, los camarones mantis mueven constantemente sus ojos y escanean el entorno. La capacidad de mover cada ojo de forma independiente resulta útil aquí y permite que el camarón mantis tenga un gran campo de visión.

Ya veo ... pero ¿para qué es?

Se sabe que muchos animales utilizan señales visuales. Las pavas hembras prefieren los pavos reales machos con más manchas en los ojos en su cola y los camaleones machos muestran el dominio usando colores más brillantes. Las observaciones del comportamiento y la morfología sugieren que el camarón mantis también está utilizando su complejo sistema visual para comunicarse.

Se sabe que los camarones mantis machos realizan bailes de cortejo con las hembras y exhibiciones agresivas con otros machos. Ambos comportamientos muestran manchas de colores que varían en las propiedades de reflectancia (por ejemplo, brillo, color) en los camarones mantis individuales. Esto sugiere que flashear estos parches podría proporcionar información al receptor sobre el comunicador.

Un camarón mantis con una banda media de seis filas en la mitad del ojo. Las tres líneas negras son las tres partes del ojo que miran a la cámara. Fuente: Michael Bok

A pesar de estas indicaciones de que los camarones mantis están usando señales visuales, el trabajo sobre este tema es escaso. Hay algunas investigaciones que sugieren que los camarones mantis usan luz polarizada circularmente como un sistema de comunicación secreto y que la  polarizada se usa en el cortejo. Además de esto, sabemos muy poco sobre la comunicación visual en el camarón mantis.

¿Cómo podemos investigar esto?

Los experimentos de comportamiento son una forma fantástica de comprender cómo se comunican visualmente los camarones mantis. Estos experimentos son aún más beneficiosos si se pueden realizar en el campo para asegurarse de que los comportamientos sean lo más naturales posible.

Para investigar el papel de los parches de colores en la comunicación, los experimentos deberían implicar alterar la señal de color y observar cómo esto cambia las interacciones entre dos camarones mantis.

Un camarón mantis macho realizando una exhibición agresiva. Fuente: Amanda Franklin

Entonces, por ejemplo, la disminución de la reflectancia UV puede disminuir la capacidad del camarón mantis para ganar una pelea contra otro camarón mantis. Alternativamente, aumentar el brillo de un parche puede hacer que un macho sea más atractivo para una hembra.

Debido a que estos animales tienen el sistema de visión más complejo del mundo, es sorprendente que sepamos tan poco sobre cómo se comunican visualmente.

El diseño de cámaras basado en camarones mantis podría tener sentido hasta en 15 canales espectrales

Los diseños de las cámaras de los teléfonos inteligentes crean errores sutiles en la alineación de las diferentes longitudes de onda de la luz en la imagen final. Esto no interfiere con las fotos familiares o los selfies, pero es un problema cuando se requiere una precisión digna de un análisis científico. Y este problema se agrava cuando la cámara captura aún más colores, que es exactamente lo que hacen las tecnologías hiperespectrales.

Los científicos que crearon los nuevos sensores de luz se inspiraron en la ingeniería de los ojos del camarón mantis, que poseen un increíble poder de precisión, capturando sutiles gradaciones de color. 

Para imitar esta capacidad, los investigadores crearon un sensor electrónico orgánico llamado sensor sensible a la polarización y multiespectral inspirado en estomatópodos (SIMPOL). En caso de que se lo pregunte, un estomatópodo es el término técnico para un camarón mantis.

El sensor SIMPOL puede registrar cuatro canales espectrales y tres canales de polarización al mismo tiempo. Esto contrasta enormemente con los dispositivos de carga acoplada que se utilizan en los teléfonos inteligentes, que solo tienen tres sensores de imágenes espectrales que detectan el verde, el rojo o el azul. Además, el prototipo SIMPOL puede capturar cuatro canales de color y tres canales de polarización en un solo punto, a diferencia de los CCD, que requieren sensores de imágenes distribuidos en varias ubicaciones.

"Los canales de color de SIMPOL pueden discernir características espectrales 10 veces más estrechas que los sensores de imágenes típicos; en otras palabras, es 10 veces más preciso", dijo Kudenov.

Si bien este nuevo sistema de imágenes no es más que una prueba de concepto, los investigadores crearon simulaciones de modelado que sugieren que el diseño basado en camarones mantis de SIMPOL podría hacer que los detectores sean capaces de detectar hasta 15 canales espectrales registrados espacialmente. Parece que no hay límite para la relevancia continua de la naturaleza en los campos más avanzados de la ciencia y la ingeniería.

Más información: www.microryza.com/mantisshrimp

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