Mecanismo biofísico de la magnetorrecepción, orientación y navegación de los animales

En este estudio teórico, se describe un mecanismo biofísico que explica cómo los animales en movimiento pueden detectar el CMT y usarlo para orientarse y navegar. El mecanismo se basa en la oscilación forzada de iones (OFI) en los canales iónicos dependientes de voltaje (CIV) de las membranas celulares de los animales.

Los CIV son los sensores electromagnéticos más sensibles en todos los seres vivos. Cuando un animal se mueve, los iones móviles dentro de los CIV son sometidos a fuerzas magnéticas que los hacen oscilar. Estas oscilaciones forzadas de los iones ejercen fuerzas sobre los sensores de voltaje de los CIV, similares o mayores a las fuerzas que normalmente inducen la apertura y cierre de los canales.

Se demuestra que la intensidad y dirección del CMT, junto con la velocidad y aceleración del animal, determinan la fuerza magnética ejercida sobre los iones móviles dentro de los CIV. Esto altera el equilibrio electroquímico de las membranas celulares, lo que a su vez afecta la homeostasis celular. De esta manera, el animal puede detectar su posición y orientación en relación con el CMT, lo que le permite navegar.

Específicamente, se muestra que el ángulo entre la velocidad del animal y el eje del CMT (dirección del movimiento) y la posición a lo largo del eje del CMT (latitud) pueden ser detectados por los animales en movimiento. Esto se debe a los cambios inducidos por el CMT horizontal y vertical en el balance electroquímico de las membranas celulares.

Incluso los animales estacionarios o de movimiento lento que mueven rápidamente la cabeza o el cuerpo pueden detectar su orientación y posición, aunque en menor grado que los animales en movimiento rápido.

A diferencia de las hipótesis anteriores, que eran demasiado complicadas y carecían de cálculos numéricos, este mecanismo de OFI-CIV proporciona una descripción detallada y predicciones numéricas precisas de cómo el CMT puede afectar la homeostasis celular de los animales en movimiento, lo que les permite orientarse y navegar.

Los cálculos muestran que el efecto de detectar la latitud (posición a lo largo del eje norte-sur del CMT) es aproximadamente 3 veces más fuerte que el efecto máximo de detectar la dirección del movimiento. Esto puede explicar por qué los animales migratorios parecen tener más dificultad para determinar su posición exacta que su dirección de movimiento.

Además, demuestran que los campos electromagnéticos (EM) artificiales, como los generados por líneas de transmisión eléctricas y antenas de comunicación inalámbrica, pueden interferir localmente con el CMT, distorsionando su intensidad y/o dirección, y así interrumpir la capacidad de los animales para orientarse y navegar.

Este mecanismo biofísico basado en los CIV puede explicar no solo la magnetorrecepción, la orientación y la navegación de los animales, sino también muchos otros efectos biológicos de los campos EM, incluidos los efectos de estrés oxidativo y daño genético inducidos por los campos EM de las comunicaciones inalámbricas.

A diferencia de las hipótesis anteriores que se centraban en mecanismos hipotéticos y complicados, el mecanismo de OFI-CIV se basa en datos moleculares establecidos sobre la estructura y función de los CIV, y proporciona predicciones numéricas precisas que coinciden con la evidencia experimental existente.

Este mecanismo biofísico puede resolver el misterio de la magnetorrecepción animal que ha persistido durante décadas, y abrir nuevas vías de investigación experimental para confirmar su validez.

Enlace al estudio y documento completo: https://doi.org/10.1038/s41598-024-77883-9