¿Por qué el pez cerdo tiene un detector de luz en la piel?

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Hace unos años, durante un viaje de pesca en los Cayos de Florida, la bióloga Lori Schweikert se encontró cara a cara con un inusual acto de cambio rápido. Cogió un pez de arrecife de hocico puntiagudo llamado pez cerdo y lo arrojó a bordo. Pero más tarde, cuando fue a ponerlo en una hielera, notó algo extraño: su piel había adquirido el mismo color y patrón que la cubierta del barco.

Un pez común en el Océano Atlántico occidental desde Carolina del Norte hasta Brasil, el pez cerdo es conocido por su piel que cambia de color. La especie puede transformarse de blanco a moteado y de color marrón rojizo en cuestión de milisegundos para mezclarse con corales, arena o rocas.

Aún así, Schweikert se sorprendió porque este pez cerdo había continuado camuflándose a pesar de que ya no estaba vivo. Lo que la hizo preguntarse: ¿puede el pez cerdo detectar la luz usando sólo su piel, independientemente de sus ojos y cerebro?

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“Eso me abrió todo este campo”, dijo Schweikert.

En los años siguientes, Schweikert comenzó a investigar la fisiología de la “visión de la piel” como becario postdoctoral en la Universidad de Duke y la Universidad Internacional de Florida.

En 2018, Schweikert y el biólogo de Duke, Sönke Johnsen, publicaron un estudio que muestra que el pez cerdo porta un gen para una proteína sensible a la luz llamada opsina que se activa en su piel, y que este gen es diferente de los genes de opsina que se encuentran en sus ojos.

Se ha descubierto que otros animales que cambian de color, desde pulpos hasta geckos, también producen opsinas sensibles a la luz en su piel. Pero no está claro exactamente cómo los usan para ayudar a cambiar de color.

“Cuando lo encontramos en el pez cerdo, miré a Sönke y le dije: ¿Por qué tener un detector de luz en la piel?” dijo Schweikert, ahora profesor asistente en la Universidad de Carolina del Norte en Wilmington.

Una hipótesis es que la piel sensible a la luz ayuda a los animales a captar su entorno. Pero nuevos hallazgos sugieren otra posibilidad: "que podrían estar usándolo para verse a sí mismos", dijo Schweikert.

En un estudio publicado el 22 de agosto en la revista Nature Communications, Schweikert, Johnsen y sus colegas se unieron para observar más de cerca la piel del pez cerdo.

Los investigadores tomaron trozos de piel de diferentes partes del cuerpo del pez y les tomaron fotografías con un microscopio.

De cerca, la piel de un pez cerdo parece una pintura puntillista. Cada punto de color es una célula especializada llamada cromatóforo que contiene gránulos de pigmento que pueden ser rojos, amarillos o negros.

Es el movimiento de estos gránulos de pigmento lo que cambia el color de la piel. Cuando los gránulos se extienden por la célula, el color parece más oscuro. Cuando se agrupan en un pequeño punto difícil de ver, la célula se vuelve más transparente.

A continuación, los investigadores utilizaron una técnica llamada inmunomarcaje para localizar las proteínas opsina dentro de la piel. Descubrieron que en el pez cerdo, las opsinas no se producen en las células cromatóforas que cambian de color. En cambio, las opsinas residen en otras células directamente debajo de ellas.

Las imágenes tomadas con un microscopio electrónico de transmisión revelaron un tipo de célula previamente desconocida, justo debajo de los cromatóforos, repleta de proteína opsina.

Esto significa que la luz que incide sobre la piel debe pasar primero a través de los cromatóforos llenos de pigmento antes de llegar a la capa sensible a la luz, dijo Schweikert.

Los investigadores estiman que las moléculas de opsina en la piel del pez cerdo son más sensibles a la luz azul. Esta es la longitud de onda de la luz que mejor absorben los gránulos de pigmento de los cromatóforos del pez.

Los hallazgos sugieren que las opsinas sensibles a la luz de los peces actúan de alguna manera como una película Polaroid interna, capturando cambios en la luz que es capaz de filtrarse a través de las células llenas de pigmento de arriba a medida que los gránulos de pigmento se agrupan o se abren en abanico.

"Los animales pueden literalmente tomar una fotografía de su propia piel desde el interior", dijo Johnsen. "En cierto modo, pueden decirle al animal cómo es su piel, ya que en realidad no puede inclinarse para mirar".

"Para que quede claro, no estamos argumentando que la piel del pez cerdo funcione como un ojo", añadió Schweikert. Los ojos hacen más que simplemente detectar la luz: forman imágenes. "No tenemos ninguna evidencia que sugiera que eso es lo que está sucediendo en su piel", dijo Schweikert.

Más bien, es un mecanismo de retroalimentación sensorial que le permite al pez cerdo monitorear su propia piel a medida que cambia de color y ajustarla para que se ajuste a lo que ve con sus ojos.

"Parece que están observando cómo cambia su propio color", dijo Schweikert.

Los investigadores dicen que el trabajo es importante porque podría allanar el camino hacia nuevas técnicas de retroalimentación sensorial para dispositivos como miembros robóticos y automóviles autónomos que deben ajustar su rendimiento sin depender únicamente de la vista o las cámaras.

"La retroalimentación sensorial es uno de los trucos que la tecnología todavía está tratando de descubrir", dijo Johnsen. "Este estudio es una buena disección de un nuevo sistema de retroalimentación sensorial".

“Si no tuvieras un espejo y no pudieras doblar el cuello, ¿cómo sabrías si estás vestido apropiadamente?” Dijo Schweikert. "Para nosotros puede que no importe", añadió. Pero para las criaturas que usan sus habilidades de cambio de color para esconderse de los depredadores, advertir a sus rivales o cortejar a sus compañeros, “podría ser vida o muerte”.

Referencia: Schweikert LE, Bagge LE, Naughton LF, et al. Filtrado dinámico de luz sobre opsina dérmica como sistema de retroalimentación sensorial en el cambio de color de los peces. Comuna Nacional. 2023;14(1):4642. doi: 10.1038/s41467-023-40166-4

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