Peces Eléctricos

Introducción:

El poder maravilloso del pez eléctrico se conocía desde siglos antes del descubrimiento de la electricidad. El choque producido por el pez fue tópico de especulación y curiosidad considerable, que devino posteriormente en investigaciones científicas del fenómeno eléctrico en todos los seres vivos. Pero mucho antes de que la electricidad fuese conocida científicamente, una gran cantidad de conocimientos prácticos fueron obtenidos por experiencias con peces eléctricos. Por cierto, estos conocimientos llegaron a ser tan sofisticados como para que se usaran los choques en electroterapia.

El uso terapéutico del pez eléctrico también fue desarrollado de manera independiente en otras partes del mundo. Los primeros exploradores y colonos de América del Sur reportaron que los indios nativos trataban la gota con la poderosa anguila eléctrica.

Los registros más antiguos que tenemos de peces eléctricos son las representaciones del pez gato del Nilo (Malopterurus electricus) en los murales de antiguas tumbas egipcias.

Muchos filósofos antiguos griegos y romanos hicieron una seria investigación acerca de la naturaleza del poder de choque de los peces y estaban al tanto de sus propiedades, como la notable habilidad del torpedo para transmitir su poder a través de un medio conductor.

Podemos asegurar que los naturalistas antiguos estaban enterados de que las descargas eléctricas surgían de ciertas partes especializadas del torpedo, ahora conocidas como los órganos eléctricos.

Antes del desarrollo de una teoría de la electricidad, los naturalistas antiguos fueron fuertemente presionados para describir el choque doloroso o explicar su causa. Algunos escritores antiguos describieron la descarga como “veneno” a falta de un mejor término; al menos un escritor del Renacimiento sugirió que el choque del torpedo estaba literalmente relacionado con alguna especie de veneno. La última y más influyente hipótesis planteada para explicar la naturaleza del choque, antes del advenimiento de la teoría eléctrica, fue la de Giovanni Borelli, 20 quien amplió la creencia de Lorenzini de que el órgano eléctrico era un tipo especial de músculo, argumentando que cuando el torpedo era tocado, el órgano eléctrico del animal se contraía a altas frecuencias, provocando sensaciones de entumecimiento muy parecidas a las provocadas por un golpe en el codo.

Peces en general:

Actualmente en existen 2 tipos de peces eléctricos de agua dulce en Sudamérica: los de descarga fuerte y los de descarga débil. Los peces de descarga débil utilizan sus descargas como un sentido para ubicarse en su medio ambiente y para comunicarse con los animales de su especie. Las descargas y el campo eléctrico que generan son detectados por pequeños órganos especializados en la electro recepción que están ubicados en la piel. Durante toda su vida estos animales producen una descarga de menos de 1 Voltio -medida en el agua- a una frecuencia más o menos constante. Esta descarga es el producto de un sistema electrógenico que involucra células especializadas dentro del Sistema Nervioso y por células musculares adaptadas que forman el órgano eléctrico y que se ubican a lo largo del cuerpo del pez.

Los peces eléctricos tienen proteínas, que las responsables de los canales iónicos, comunicación de la célula con el medio ambiente, están presentes en lass membranas biológicas que además captan estímulos ambientales mediante receptores y los transmiten eléctrica y químicamente.

La célula está separada de su medio ambiente por una película finísima compuesta principalmente de lípidos y proteínas. Esta membrana de aproximadamente 0,000001 centímetro de espesor está formada por gran cantidad de moléculas de lípidos, dispuestos formando una doble capa la cual navegan o están ancladas las proteínas. La bicapa de lípidos es una estructura relativamente impermeable moléculas solubles en agua, y tal propiedad permite retener dentro de la célula componentes vitales, tales como los aminoácidos, los azúcares y los iones. En estos casos una clase de proteínas, denominadas canales iónicos, catalizan o aceleran el intercambio de ellos entre la célula y el medio.

"Sensibles, pero potentes amplificadores, los canales iónicos perciben el sonido de la música de cámara, guían el pincel del artista y generan las potentes descargas que produce la anguila eléctrica. Son ellos los que le dicen al Paramecium que debe retroceder desde chocar con un obstáculo y son ellos los responsables de que las hojas de la Mimosa se cierren."

Estas proteínas están ampliamente distribuidas en el mundo biológico y se encuentran en las membranas de procariotes y eucariotes .Los canales iónicos son - por lo tanto- proteínas estructurales de las membranas biológicas capaces de comunicar el medio intracelular con el extracelular y han evolucionado de manera tal que no sólo catalizan el paso de los iones a través de las membranas biológicas sino que, muchos de ellos son, al igual que las enzimas, específicos para un ión determinado. Es así hablamos de canales de sodio, de potasio, de calcio, etc. Los canales de potasio del nervio, por ejemplo, dejan pasar el ión potasio de una manera cien veces más eficiente que el ión sodio. Los canales de potasio son entonces cien veces más permeables al potasio que al sodio y esta propiedad recibe el nombre de selectividad iónica.

Cuando el estímulo se hace presente la proteína sufre un cambio estructural que da como resultado un canal abierto por el cual pueden circular los iones. Este proceso es reversible y por lo tanto lo podemos escribir como una reacción química de la forma:

Estímulo

Canal abierto = Canal cerrado

A continuación presentamos un ejemplo que da una idea del importante papel que juegan los canales en algunos procesos fisiológicos.

-Contracción muscular

Un músculo se contrae cuando recibe una señal eléctrica a través de un nervio motor que hace contacto con él. El lugar en donde el terminal nervioso hace contacto con el músculo es denominado unión neuromolecular.

En la unión neuromuscular informa al músculo cuándo es tiempo de contraerse con el objeto de realizar una cierta acción mecánica. Estos dos tipos de células se comunican mediante señales eléctricas que se originan debido a la diferencia en composición iónica del medio dentro y fuera de la célula. El interior de la célula nerviosa o neurona es rico en potasio, mientras que el exterior lo es en iones sodio. En reposo, la célula nerviosa sólo es permeable a iones potasio; la migración de iones potasio desde el interior hace que se establezca una diferencia de potencial eléctrico. La célula puede ser considerada entonces como una batería de un valor aproximado de 0.1 voltio (V) y cuyo polo negativo queda localizado en el interior de la misma. Esta diferencia de potencial se conoce con el nombre de potencial de reposo. Una depolarización (el potencial de reposo se hace más positivo) en una zona del axón genera corrientes locales que depolarizan regiones vecinas. Se produce así una onda de depolarización capaz de autogenerarse, que se propaga a lo largo de la fibra nerviosa.

Esta onda se denomina potencial de acción o impulso nervioso. La parte ascendente del potencial de acción es una consecuencia de la apertura de canales de sodio que cambian del estado cerrado al abierto en respuesta a la depolarización local. Este proceso se refuerza a sí mismo ya que la entrada de sodio cambia el potencial interno de negativo a positivo, abriendo más canales de sodio. Espontáneamente y sólo unas milésimas de segundo después de abrirse, los canales de sodio se cierran (se inactivan) y una segunda población de canales, ahora específicos para potasio, se abre dando origen a la parte descendente del potencial de acción.

La salida de potasio a través de estos canales restablece el potencial dentro del axón al valor que tenía en reposo. El estímulo que abre los canales de sodio y de potasio localizados en la membrana del axón es el potencial eléctrico, por lo tanto, hablamos de canales dependientes del potencial".

En síntesis, los mecanismos que modulan la apertura cierre de los canales pueden ser de dos clases diferentes. Un tipo de canales iónicos se abren y se cierran en respuesta a diferencias de potencial eléctrico a través de la membrana celular. Se dice en este caso que el canal es modulado por el potencial eléctrico. La segunda clase de canales responde a la presencia de un transmisor químico y en este caso hablamos de canales modulados químicamente. En general es costumbre llamar a los canales activados químicamente de acuerdo al nombre del transmisor que lo activa, por ejemplo canal receptor de acetilcolina, canal receptor de glutamato, etc. Los canales dependientes del potencial se denominan de acuerdo al ión al cual son selectivos.

Registro de la corriente que pasa por un canal

Cuando los canales activados por el potencial eléctrico o químicamente se abren y permiten el paso de iones, se produce una corriente a través de la membrana. Un simple cálculo nos dice que si un canal deja pasar 100 millones de iones por segundo, este flujo jónico producirá una corriente igual a 16 picoamperios (1,6 x 10-11amperios).

La electrorrecepción es una habilidad biológica para recibir y hacer uso de los impulsos eléctricos. Es mucho más común en criaturas acuáticas, ya que el agua es mejor conductor eléctrico que el aire. La electrorrecepción es usada principalmente para electrolocalización:

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