El curioso caso de la magnetización de las cucarachas

Las aves son el ejemplo más conocido de criaturas capaces de detectar campos magnéticos y usarlos para orientarse y navegar. Menos conocidas son las capacidades de detección magnética de las cucarachas americanas, que se magnetizan rápidamente cuando se colocan en un campo magnético.

La forma en que estas criaturas usan esta habilidad es objeto de mucha especulación. Pero existe un acuerdo general de que una mejor comprensión de la detección biomagnética podría ayudar a los ingenieros a diseñar mejores sensores para otras aplicaciones, como la navegación de microrobots.

Pero antes de que eso suceda, los ingenieros necesitarán una mejor comprensión de cómo las cucarachas perciben los campos magnéticos y cómo se magnetizan ellas mismas.

Ingrese a Ling-Jun Kong en la Universidad Tecnológica de Nanyang en Singapur y algunos amigos que han medido la forma en que las cucarachas americanas se magnetizan. En el proceso, han hecho un descubrimiento notable: resulta que las propiedades magnéticas de las cucarachas vivas son notablemente diferentes de las de las cucarachas muertas. Y creen que saben por qué.

Los experimentos son sencillos. Kong y compañía colocaron una serie de cucarachas vivas y muertas en un campo magnético de 1,5 kiloGauss; eso es unas 100 veces más fuerte que un imán de nevera. El equipo dejó a las criaturas en el campo durante 20 minutos y luego midió la fuerza con la que se magnetizaron y el tiempo que tardó en decaer esta magnetización.

Los resultados hacen una lectura interesante. El equipo pudo medir fácilmente el campo magnético asociado con todas las cucarachas, vivas o muertas, tan pronto como salieran del campo externo. El campo asociado con las cucarachas vivas se descompuso en unos 50 minutos. Por el contrario, el campo tardó casi 50 horas en descomponerse en cucarachas muertas.

Eso plantea una pregunta obvia: ¿por qué la diferencia? Kong y compañía han creado un modelo matemático de magnetización para encontrar la respuesta. Asumen que la magnetización es el resultado de partículas magnéticas dentro de las cucarachas que se alinean con el campo magnético externo. Cuando se retira del campo externo, la magnetización decae porque el movimiento browniano hace que las partículas magnéticas se alineen aleatoriamente nuevamente.

Pero también investigan cómo varía el tiempo que tarda esto según la viscosidad del medio en el que quedan atrapadas las partículas. Muestran que el tiempo de descomposición aumenta a medida que aumenta la viscosidad de este medio y se vuelve más vítreo.

Esto sugiere una respuesta al enigma. Las cucarachas se magnetizan porque contienen partículas magnéticas que se alinean con un campo magnético externo. Estas partículas quedan atrapadas en un medio líquido que tiene baja viscosidad en las cucarachas vivas. Pero tan pronto como las criaturas mueren, el medio comienza a endurecerse y aumenta su viscosidad. Eso es lo que hace que aumente el tiempo de decaimiento.

Es un trabajo interesante que ayuda a responder algunas preguntas importantes sobre la forma en que las cucarachas interactúan con los campos magnéticos externos. Pero deja muchos misterios.

Primero está la cuestión de la naturaleza de las partículas magnéticas: ¿qué son? Los biólogos han encontrado partículas diminutas del mineral magnético greigite (un tipo de sulfuro de hierro) en hormigas, abejas y termitas.

Entonces puede ser que las cucarachas también contengan partículas de greigita. De hecho, los resultados de Kong y compañía son compatibles con la presencia de partículas de greigita con un radio de aproximadamente 50 nanómetros, pero los resultados descartan la presencia de minerales magnéticos relacionados, como la magnetita.

Otra pregunta es de dónde podrían provenir tales partículas. ¿Son contaminantes recogidos por las cucarachas de su entorno o son biogénicos, formados por un proceso biológico dentro de las propias cucarachas? Kong y compañía no pueden responder a esto.

Sin embargo, pueden arrojar algo de luz sobre cómo las cucarachas podrían usar este tipo de magnetización. Dicen que el tiempo de descomposición de 50 minutos en las cucarachas vivas es demasiado lento para tener algún uso biológico. Nuestros datos y modelo muestran que estas partículas magnéticas no pueden ser responsables de la detección magnética, dicen.

Entonces, si las cucarachas explotan la detección magnética, deben usar algún otro mecanismo. El competidor principal aquí es el mecanismo de pares radicales en el que un campo magnético influye en el resultado de una reacción química.

Muchos biofísicos consideran que este es el único mecanismo que puede influir de manera realista en los seres vivos en una escala de tiempo que puede ser biológicamente útil. Quizás las cucarachas también usen esto. Nuestro experimento proporciona soporte para otras formas de magnetorrecepción, p. el mecanismo de par radical, dicen Kong y compañía.

Es un trabajo interesante que será un trampolín para comprender mejor la biodetección de campos magnéticos y explotar esta capacidad en futuras generaciones de sensores.

Ref: arxiv.org/abs/1702.00538 : Caracterización biomagnética in vivo de la cucaracha americana

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