La luz se puede sentir aunque no tengamos ojos

Varias especies de arañas de las cavernas que carecen de ojos pueden percibir la luz porque conservan los genes responsables de la percepción visual. Esos fotorreceptores le salvan la vida porque salir de la cueva por error supondría su muerte: no toleran el aire seco.

Los zoólogos han descubierto que varias especies de arañas de las cavernas sin ojos del género Leptonetela conservan la capacidad de percibir la luz. En sucesivos experimentos, estos artrópodos evitaron las zonas iluminadas y también conservaron los genes responsables de la percepción visual.

Como se señala en un artículo de la revista Science Advances, los representantes del género Leptonetela, adaptados a la vida en las profundidades de las cuevas, no toleran bien el aire seco, por lo que, probablemente, la capacidad de sentir la luz les impide deambular accidentalmente hacia la salida de la cueva, donde morirían por falta de líquido. Sin embargo, aún se desconoce dónde se encuentran exactamente los fotorreceptores de las arañas sin ojos.

Trogobliontes

La visión en las profundidades de las cuevas es casi inútil, por lo que muchas criaturas que pasan allí toda su vida (se les llama troglobiontes) en el proceso de evolución han perdido total o parcialmente la capacidad de ver, en algunos casos incluso los ojos.

Un ejemplo son las arañas del género Leptonetela, cuyos representantes habitan en paisajes kársticos y cuevas de los Balcanes y el suroeste de China. Estos artrópodos exhiben diversos grados de reducción de la visión.

En un extremo del espectro están las especies que conservan seis de sus ocho ojos funcionales (mientras pierden el par central de ojos frontales que usan las arañas cuando cazan), y en el otro están las especies cuyos ojos han desaparecido completamente sin dejar rastro.

Sentir la luz

Un equipo de zoólogos dirigido por Jie Liu, de la Universidad de Hubei, sugirió que incluso aquellas arañas del género Leptonetela que perdieron completamente sus ojos podrían conservar la capacidad de percibir la luz, como algunos peces de las cavernas e invertebrados.

Para probar la hipótesis, los investigadores llevaron a cabo una serie de experimentos con diez especies de Leptonetela procedentes de cuevas situadas en la meseta de Yunnan-Guizhou en el sur de China.

Cinco de ellas viven cerca de la entrada de las cuevas, por donde penetra la luz del sol. Estas especies conservan seis ojos funcionales. Las otras cinco especies analizadas viven en las profundidades de las cuevas, donde siempre está oscuro; en dos de ellas los ojos se reducen a puntos claros, y en tres no queda nada de ellos.

Los investigadores colocaron cada araña experimental en un recipiente de plástico separado, la mitad del cual permitía el paso de la luz y la otra mitad no. Después de esto, los autores comprobaron qué lado elegiría el artrópodo.

Experimento en una cueva

La prueba se realizó con 20 individuos de cada especie cerca de la entrada de la cueva, donde penetraba algo de luz solar (iluminaba la mitad transparente del recipiente), y en sus profundidades, donde había completa oscuridad.

A la entrada de la cueva, entre el 85 y el 100 por ciento de los individuos de cada una de las diez especies eligieron el lado oscuro del recipiente, independientemente del grado de reducción de sus ojos.

Y en lo más profundo de la cueva, donde por falta de luz solar ambas mitades del recipiente permanecían oscuras, las arañas no mostraron preferencia por ninguna de las dos mitades.

Así, incluso los representantes del género Leptonetela con ojos muy reducidos o ausentes, conservaron la capacidad de sentir la luz y esconderse de ella.

Cuestión de humedad

Los autores sugieren que las especies de Leptonetela que habitan en las profundidades de las cuevas están adaptadas al aire cuya humedad relativa suele superar el 99 por ciento. En este caso, la capacidad de sentir la luz puede permitirles evitar entrar en cuevas demasiado secas para ellos.

Para probar esta idea, los investigadores realizaron un experimento con las arañas que viven cerca de la entrada de la cueva, y con las que prefieren sus partes profundas. Los individuos experimentales fueron colocados uno por uno en recipientes de plástico a la entrada o en las profundidades de la cueva.

Después de 24 horas, todos los ejemplares que prefieren las profundidades de la cueva estaban vivos, pero sólo el 53,13 por ciento y el 13,33 por ciento de sus parientes, respectivamente, sobrevivieron en la entrada de la cueva.

Cuando se repitió el experimento, dando a las arañas acceso al agua, sobrevivieron todos los especímenes experimentales de las cuatro especies.

Así, para las arañas del género Leptonetela, especializadas en vivir en las profundidades de las cuevas, incluso una breve estancia en un ambiente seco es mortal, lo que explica por qué se mantienen lo más lejos posible de las entradas de las cuevas.

Análisis genético

Luego, Jie Liu y sus colegas ensamblaron transcriptomas de diez miembros del género Leptonetela. Utilizando los datos para el análisis filogenético, los investigadores concluyeron que las diez especies (que representan sólo alrededor del diez por ciento de la diversidad total del género) descienden de un ancestro común que vivió en el Mioceno, hace más de 20,8 millones de años.

Sus descendientes se dividieron en dos clados: uno incluye dos especies cada uno, que viven en la entrada de las cuevas y en las profundidades, y el otro, tres especies cada uno, tanto de las cercanas a la superficie como de las que prefieren las partes profundas (totalmente oscuras) de las cuevas.

Así, las arañas del género Leptonetela se adentraron repetidamente y de forma independiente en cuevas y perdieron la vista. Esto probablemente ocurrió con mayor frecuencia a mediados del Mioceno (hace 20 a 15,5 millones de años) y principios del Plioceno (hace 4,2 millones de años).

Sensibles a la humedad

En la etapa final, los autores analizaron además los transcriptomas de diez especies del género Leptonetela incluidas en la muestra para descubrir cómo funcionan en ellos trece genes nucleares responsables de la fototransducción (la conversión de la luz en señales eléctricas en células sensibles a la luz).

Resultó que las vías moleculares funcionales de la percepción visual se conservaban no sólo en las arañas que viven en la entrada, sino también en sus parientes de las profundidades de las cuevas. Cinco genes relacionados con estas vías se conservan en las diez especies de Leptonetela estudiadas.

Esto apoya la idea de que, incluso las arañas que perdieron la vista y los ojos, conservaron los mecanismos moleculares que les permiten ver la luz. Además, al menos seis genes de fototransducción, que están presentes simultáneamente en seis miembros del género, están bajo una fuerte selección purificadora, por lo que no pueden considerarse vestigiales.

Percepción confirmada

Los hallazgos del estudio muestran que incluso las especies de arañas sin ojos del género Leptonetela conservan la capacidad de sentir la luz (aunque no está claro exactamente dónde se encuentran sus fotorreceptores).

Esta capacidad ayuda a estos artrópodos a permanecer en las profundidades bien humedecidas de las cuevas y a evitar zonas cercanas a la entrada donde penetra la luz del sol y donde es demasiado seca para ellos.

Experimentos adicionales utilizando un laberinto en forma de Y demostraron que los miembros del género Leptonetela pueden estimar la humedad relativa del aire.

Sin embargo, estas arañas tienden a elegir áreas más secas (presumiblemente para evitar ser arrastradas), por lo que esta habilidad no puede garantizar que no se acerquen demasiado a la entrada.

Así, para no morir por falta de humedad, las arañas del género Leptonetela dependen principalmente de su capacidad de percibir la luz. Lo más probable es que, por la misma razón, una habilidad similar se haya conservado en algunos otros invertebrados de las cavernas.

Referencia

Eyeless cave-dwelling Leptonetela spiders still rely on light. Kai Wang et al. Science Advances, 20 Dec 2023, Vol 9, Issue 51. DOI: 10.1126/sciadv.adj0348