Un investigador de la Universidad Nacional de La Plata experto en anfibios descubrió hace unos años que las larvas (o renacuajos) del escuerzo común emiten un chillido de alerta subacuático frente a situaciones de peligro. Este hallazgo fue sumamente relevante para el campo de estudios, ya que hasta ese momento no se sabía que las larvas, incluso de vertebrados, podían comunicarse a través del sonido debajo del agua. El descubrimiento generó nuevas preguntas y marcó una nueva línea de trabajo.
Historia de una investigación
Guillermo Natale se acercó a la carrera de zoología de la Facultad de Ciencias Naturales y Museo de la UNLP para estudiar a los axolotes, motivado por un cuento de Cortázar. Ante la ausencia de estos animales en nuestro país, se inclinó por la especie local más parecida: anfibios sin cola o anuros. Actualmente Natale es doctor en Ciencias Naturales y trabaja en el Centro de Investigaciones del Medioambiente (CIM) dependiente de la Facultad de Ciencias Exactas de la Universidad Nacional de La Plata y el CONICET. Ha estado investigando ranas, sapos y escuerzos durante más de 25 años y actualmente dirige un grupo especializado en ecotoxicología de anfibios, su estado de salud, conservación y el efecto que los diferentes factores de estrés ambiental, producto de las actividades antrópicas, provocan sobre ellos.
Los años y esfuerzos dedicados por Natale y su grupo cobran relevancia en el marco de la crisis global que afecta a los anfibios. “En 1989 se detectó la declinación numérica de la cantidad de anfibios en el mundo y se comenzaron a realizar monitoreos prolongados en lugares clave, que mostraron que algunas especies habían desaparecido. Este fenómeno es parte de la pérdida global de biodiversidad, pero se percibe particularmente en los anfibios por sus particularidades biológicas y ecológicas, y porque requieren ambientes muy particulares que, si son modificados, los llevan a desaparecer. Durante el desarrollo no planificado de las ciudades, por ejemplo, se eliminan las charcas y se fragmenta el hábitat original de muchas especies. A esto se suma la contaminación, y así van confluyendo factores que deterioran los entornos en los que viven estas especies tan sensibles.” explica Natale.
Allá por 2006, en paralelo con su trabajo de doctorado y en horas nocturnas, Natale inició una serie de estudios que culminaron en un descubrimiento sorprendente: las larvas de una especie de anuro, el Ceratophrys ornata, emiten un sonido audible bajo el agua cuando se sienten amenazadas.
El Ceratophrys ornata es el escuerzo común -también conocido como “el gigante de las pampas”-, una especie que habita en varias provincias del centro y litoral de nuestro país. Pasa una considerable parte de su tiempo enterrado en el barro, tiene una enorme boca con muchos dientes, y grandes ojos salientes, pero se distingue del resto de los anuros por dos pequeñas protuberancias en la cabeza semejantes a “cuernos”.
Los escuerzos, animales peculiares, rodeado de mitos y mala fama, son muy difíciles de encontrar, y por ese motivo se trataba de especies muy poco estudiadas. Natale recorrió humedales y pantanos durante 6 años buscándolos hasta que una noche una tormenta eléctrica los hizo salir de sus escondites, y pudo al fin dar con algunos ejemplares. “Los escuerzos eran tan raros que venían de otros laboratorios a sacarles fotos”, recuerda Natale. Cuando supo que salían en las tormentas logró capturar más e incluso formó parejas.
Pócima de amor para escuerzos
Sin embargo, restaba un problema que resolver: reproducir la especie en cautiverio. Gracias a un novedoso tratamiento hormonal desarrollado especialmente en colaboración con los biólogos expertos en endocrinología, Vance Trudeau, canadiense, y Gustavo Somoza, del INTECH, Natale logró obtener las larvas de escuerzo en el laboratorio. “Antes de esta fórmula, que llamamos AMPHIPLEX y que permite reproducirlos, no era posible estudiar los escuerzos, y menos aún sus larvas. Era cómo querer realizar ensayos en unicornios”, recuerda Natale, quien comenta que además el compuesto resultó muy útil en la reproducción de especies en peligro de extinción que se mantenían en diferentes zoológicos y laboratorios del mundo con fines de conservación.
Una vez resuelta la disponibilidad de larvas, de su observación surgió la pregunta que lo llevó a su gran descubrimiento: ¿por qué los voraces renacuajos de escuerzo, que devoraban las larvas de todas las otras especies, no se comían entre ellos cuando por casualidad se encontraban?, ¿Tendría que ver acaso con el ruidito que emitían al sacarlos del agua?
Para responder esta pregunta pidió ayuda a amigos músicos que lo ayudaron a armar un sistema de grabación ultrasensible que permitiera registrar y amplificar los potenciales sonidos subacuáticos. Intrigados por los relatos del investigador, Mauro Rivero, camarógrafo y sonidista, y Raul Herrera, biólogo aficionado, lo asistieron desinteresadamente durante muchas noches, entre las 12 y las 4 de la madrugada, en los laboratorios del subsuelo la Facultad de Ciencias Exactas. “Armamos un escenario con luces apuntando a una pecera en la que había un micrófono sumergido recubierto con un preservativo conectado a un montón de equipos, y allí esperábamos en silencio por horas”, rememora Natale.
El grito del renacuajo
Encontraron entonces que las larvas de escuerzo son capaces de emitir un sonido breve, claro y muy audible: una sucesión de notas de tipo metálico. Y aunque las larvas son capaces de emitir estos sonidos en todas las etapas del desarrollo larval, Natale mostró que sólo lo hacen en situaciones muy específicas: cuando una larva se encuentra con otra de su especie o cuando es tocada por un objeto que la perturba.
En su laboratorio del CIM en Exactas, Natale probó esto una y otra vez: 2160 experimentos después, se convenció de que los sonidos larvales ocurrían siempre bajo ataque depredador. ¿Se trataba de un grito de ayuda?
Entre caníbales
La interpretación es que el sonido estaría sirviendo probablemente como voz de alerta para disminuir las posibilidades de canibalismo entre los pequeños futuros escuerzos.
Consciente del significado de este hallazgo, Natale lo compartió enseguida con la comunidad local, relatando la historia en un congreso de Herpetología en Córdoba. Su colega Vance Trudeau, el canadiense cocreador del AMPHIPLEX, recogió el guante y le propuso publicarlo en una revista científica de primera línea. Así, el trabajo de Natale fue publicado y generó mucho impacto alrededor del mundo, por sus importantes aportes a la comprensión del comportamiento y la ecología de los anfibios1. También en el campo de la neurobiología las implicancias del hallazgo eran enormes, ya que mostraron que en estadios muy tempranos de desarrollo -a las 72 horas de nacidas-, las larvas ya tienen un sistema de comunicación operativo y eficiente.
“Ese resultado abrió una línea completamente nueva de investigación”, relata Natale, ya que planteó el interrogante de si otras larvas carnívoras de anuros podían también producir sonido. Desde entonces, tanto el equipo de Guillermo Natale como otros grupos alrededor del mundo han estado estudiando las llamadas de alerta de las larvas de Ceratophrys ornata, y otras de las 7600 especies de anuros que existen.
Otras especies
El laboratorio del CIM investigó otras especies de escuerzos, buscando identificar aquellas que también pueden emitir sonidos subacuáticos. Así probaron que los renacuajos de Ceratophrys cranwelli, conocido como el escuerzo del Chaco, también son capaces de producir cortas series de pulsos de sonido en ciertas etapas de su desarrollo, bajo condiciones de peligro, que fueron interpretados como un mecanismo antipredatorio.
Un estudio parecido se hizo con larvas de Lepidobatrachus llanensis, conocido como escuerzo de las salinas, para ver si también tienen esta estrategia antipredatoria sonora. Los resultados mostraron que existe un mecanismo antipredatorio, ya que las larvas reconocen a sus congéneres y evitan interactuar con ellos, aunque se vuelven caníbales cuando no hay suficientes presas disponibles. A diferencia de las otras especies de escuerzos estudiadas, las larvas del escuerzo de las salinas no producen sonidos bajo el agua. Tal vez por esto, los investigadores determinaron que bajo las mismas condiciones experimentales, L. llanensis canibaliza 1.5 veces más que el escuerzo común. Así, el mecanismo antipredatorio sin producción de sonidos subacuáticos distingue esta especie de escuerzo de otras de la misma familia.
La médica de las ranas
Otro de los aportes del grupo de investigación del CIM es recolectar de modo sistemático información importante para el monitoreo de la salud y el estado de las poblaciones de anfibios locales. Y en este monitoreo desarrolla además aspectos metodológicos, especialmente importantes en el contexto de la crisis global de anfibios. En este campo, Natale destaca el aporte de María Florencia Bahl, quien realizó su tesis doctoral en el grupo sistematizando todos los aspectos relacionados con la salud de los anuros en un trabajo que le valió el mote de “médica de las ranas”. Este exhaustivo trabajo lo realizó con participación del Instituto de Tecnología Agropecuaria (INTA) y la colaboración de especialistas de áreas como la genética, la bioquímica y la histopatología.
Es importante mencionar que lo que le pase a una rana como consecuencia de la modificación de su ambiente, probablemente le pasará al habitante de ese mismo barrio. Lo sabemos porque los anfibios han sido adoptados como un modelo de estudio válido no solo en biología sino en medicina humana
Guillermo Natale
Biomarcador sensible
Volviendo a los renacuajos de los escuerzos comunes y su “grito”, el grupo de Natale investigó los efectos que podía causar un insecticida sobre ellos. “Sin dudas los anfibios resultan ser especies indicadoras de la calidad del ambiente, es decir, bioindicadores, y algunos de los parámetros evaluados pueden emplearse como biomarcadores útiles para diagnosticar el estado de salud de las ranas y sapos, y hacer inferencias sobre la calidad del ambiente”, explica Natale.
El insecticida usado fue el clorpirifos, un compuesto organofosforado que era usado en plantaciones y jardines, pero que actualmente (y gracias en parte a este estudio) actualmente se encuentra prohibido en nuestro país. Alrededor de 4800 renacuajos en peceras individuales fueron expuestos a diferentes concentraciones del insecticida para evaluar en ellos distintos efectos ecotoxicológicos como mortalidad, cambios en el comportamiento y natación, expresión de anormalidades, inhibición del crecimiento y también la producción de sonidos. Los investigadores encontraron que los cambios en los sonidos pueden funcionar como un buen biomarcador de clorpirifos y que al comparar esta respuesta, el escuerzo común resulta más sensible que otras especies, tanto nativas como no nativas.
Renacuajos de silicio
Los estudios ecotoxicológicos que proponen evaluar efectos a niveles ecológicos presentan limitaciones técnicas y éticas debido a la necesidad de exponer a grandes cantidades de individuos a compuestos potencialmente dañinos. Por eso, el grupo coordinado por Natale apostó a un enfoque interdisciplinar y buscó incorporar nuevas herramientas. En una colaboración con la física María Leticia Rubio Puzzo, del Instituto de Física de Líquidos y Sistemas Biológicos, dependiente de la Facultad de Ciencias Exactas de la UNLP y el CONICET, modeló computacionalmente los efectos esperados del clorpirifos en las interacciones intra e interespecíficas de los renacuajos anuros, en particular del escuerzo y sus presas naturales (ranas y sapos). Obtuvieron información valiosa que complementa herramientas ecotoxicológicas tradicionales con un análisis teórico verificado por simulaciones computacionales. Para ello, modelaron los movimientos de las larvas como si se tratase de caminantes aleatorios, computando una emisión cuando se cruzaban en su camino. Los resultados indicaron que el clorpirifos indujo una mortalidad significativa de renacuajos a partir de las 48 horas. También causó efectos en el nado, la emisión de sonidos y las interacciones intra e interespecíficas. El equipo pudo modelar el comportamiento de los renacuajos bajo los efectos del insecticida insecticida y validar estos resultados experimentalmente, lo que sugiere que la simulación computacional puede ser una herramienta valiosa en ecotoxicología. Además de obtener nueva información y hacer una predicción de procesos naturales, los investigadores tienen en esta herramienta una alternativa que no presenta dificultades experimentales o cuestionamientos éticos.
Modelo para armar
Todos estos estudios realizados sobre los Ceratophyris, junto al novedoso desarrollo que permite reproducirlos exitosamente (AMPHIPLEX), y al no menos importante protocolo establecido para criarlo en el laboratorio en condiciones que respeten las normas de bienestar animal, posicionaron al escuerzo como una nueva especie modelo en ecotoxicología. Así, el escuerzo como objeto de estudio reemplazó a otras especies debido a que la pandemia primero y la sequía después, dificultaron la reproducción de anuros de la región y la recolección de ejemplares con fines científicos.
Con la satisfacción de haber recorrido el mundo con su importante contribución, el grupo se propone a futuro seguir avanzando en el estudio y la preservación de sapos, ranas y escuerzos autóctonos con técnicas que garanticen el bienestar animal, y más aún, desarrollar nuevos métodos que reduzcan el uso de animales de laboratorio.
1 Underwater acoustic communication in the macrophagic carnivorous larvae of Ceratophrys ornata (Anura: Ceratophryidae). Natale, G.S., Alcalde, L., Herrera, R., Cajade, R., Schaefer, E.F., Marangoni, F. and Trudeau, V.L. 2011. Acta Zoologica (Stockholm) 92: 46–53.
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/j.1463-6395.2009.00445.x
