A todo el mundo le encanta observar colibríes. Los colibríes son pequeñas manchas borrosas de colores brillantes que vuelan, flotan sobre las flores o defienden valientemente la propiedad de los comederos.
Pero para los científicos que estudian los colibríes, ofrecen algo más que una vista interesante. Con sus cuerpos pequeños y su metabolismo feroz, viven al filo de la navaja, y a veces tienen que apagar sus cuerpos casi por completo sólo para conservar suficiente energía para sobrevivir la noche. A veces tienen que viajar miles de kilómetros a través del océano abierto.
Su dieta rica en néctar eleva los niveles de azúcar en sangre, lo que puede provocar que una persona entre en coma. Y su vuelo con zoom de alta velocidad puede generar aceleraciones gravitacionales lo suficientemente fuertes como para hacer que los pilotos de combate se desmayen. Cuanto más lo investigan los investigadores, más sorpresas se esconden dentro de su diminuto cuerpo, el más pequeño del mundo de las aves.
“Son las únicas aves del mundo que pueden volar boca abajo o hacia atrás”, afirma Holly Earnest, ecologista conservacionista de la Universidad de Wyoming. “Beben azúcar pura, pero no mueren de diabetes”.
Ernest es uno de los pocos investigadores que estudian cómo los colibríes afrontan las exigencias extremas de su estilo de vida. Esto es algo de lo que los científicos han aprendido sobre las adaptaciones únicas de los colibríes.
trabajar en el trabajo
Durante años, la mayoría de los investigadores han creído que los colibríes pasan sólo alrededor del 30% de su día en actividades que consumen mucha energía, como saltar de flor en flor y tragar néctar, y pensaban que pasaban la mayor parte del resto del día descansando. Pero cuando la ecologista fisiológica Anusha Shankar mira más de cerca, descubre que a menudo trabajan mucho más que eso.
Ahora, en el Instituto Tata de Investigación Fundamental en Hyderabad, India, Shankar está tratando de descubrir cómo pasan sus días los colibríes avellanos del sur de Arizona. Utilizando una combinación de métodos experimentales, midió las tasas metabólicas de las aves durante diversas actividades y estimó su gasto energético diario total. Agregando datos publicados anteriormente, Shankar calcula el costo de energía por minuto de posarse, volar y flotar, que son esencialmente tres opciones para que las aves pasen su tiempo.
Luego estimó cuánto tiempo debieron pasar las aves cada día alimentándose y posándose.
“Al final descubrimos que era muy variable”, dice Shankar. A principios del verano, cuando abundan las flores, las aves pueden satisfacer sus necesidades energéticas diarias con sólo unas pocas horas de alimentación y pueden pasar hasta el 70 por ciento de su día inmóviles, descubrió. Sin embargo, cuando llegaron las lluvias monzónicas de verano y las flores empezaron a escasear, en algunos lugares las aves permanecían posadas sólo el 20% del tiempo y el resto del tiempo lo dedicaban a alimentarse.
“¡Eso son 13 horas al día!”, dice Shankar. “Es imposible pasar 13 horas al día corriendo. No sé cómo lo hacen”.
En serio calmándose
Los colibríes tienen un truco para conservar energía. Cuando un pájaro corre peligro de quedarse sin energía, entra en coma por la noche y su temperatura corporal desciende hasta acercarse a la temperatura del aire circundante, a veces sólo unos pocos grados más. Hace mucho frío. Durante el coma, el ave parece casi comatosa, no puede responder inmediatamente a los estímulos y sólo respira de forma intermitente. Shankar estima que esta estrategia puede ahorrar hasta un 95% del coste metabólico por hora en las noches frías. Esto puede ser esencial después de días en los que la comida de los pájaros es menor de lo normal, como después de una tormenta. También ayuda a las aves a conservar energía para almacenar grasa antes de migrar.
El profesor Shankar está estudiando actualmente qué partes de la fisiología del colibrí tienen prioridad durante el coma mediante el examen de productos genéticos esenciales. “Si eres un colibrí que funciona al 10% de tu metabolismo normal, ¿cuál es ese 10% que te mantiene vivo?”, pregunta.
Un conjunto de genes que las aves parecen no haber tocado es el conjunto de genes que gobiernan sus relojes biológicos. “Es importante hacer las cosas en el momento adecuado cuando están en coma”, dice Shankar. Por ejemplo, las aves comienzan a despertarse del coma aproximadamente una hora antes del amanecer, mucho antes de cualquier señal de luz visible, para prepararse para el día.
lidiar con el azúcar
Para alimentar su altísima tasa metabólica, los colibríes chupan alrededor del 80% de su peso corporal en néctar cada día. Eso equivale a beber casi 100 refrescos de cola de 20 onzas al día para una persona de 150 libras, y el néctar suele ser mucho más dulce que los refrescos.
Ken Welch, fisiólogo comparativo de la Universidad de Toronto Scarborough, dice que el intestino humano no puede absorber el azúcar tan rápido, lo cual es una de las razones por las que comer demasiados refrescos o dulces de Halloween puede provocar malestar estomacal. Los colibríes tienen intestinos permeables que hacen frente al ataque permitiendo que el azúcar entre al torrente sanguíneo entre las células intestinales, en lugar de simplemente pasar a través de ellas. Esto permite que el azúcar salga rápidamente de los intestinos antes de que pueda causar molestias. Este rápido transporte y probablemente otras adaptaciones permiten a los colibríes alcanzar niveles de azúcar en sangre hasta seis veces superiores a los de los humanos, dice Welch.
Tener tanta azúcar en la sangre provoca graves problemas fisiológicos en las personas. Esto hace que más moléculas de azúcar brillen en las proteínas del cuerpo. Este es un proceso conocido como sacarificación. A largo plazo, la glicación excesiva provoca muchas de las complicaciones de la diabetes, como el daño a los nervios. Welch dice que todavía no está claro cómo los colibríes solucionan el problema de la glicación, pero están empezando a surgir pistas. Por ejemplo, un estudio encontró que las proteínas aviares contienen menos aminoácidos más susceptibles a la glicación que las proteínas de los mamíferos, y que los aminoácidos restantes a menudo están ocultos en lo profundo de la proteína y menos expuestos a los azúcares circulantes.
Aunque aún no se conocen, otras estrategias para lidiar con la hiperglucemia podrían algún día tener beneficios prácticos en el control de la diabetes en las personas. “Podría haber una mina de oro en el genoma del colibrí”, afirma Welch.
realizar reversión metabólica
Al final de su ayuno nocturno, los colibríes casi han agotado sus reservas de azúcar, lo que plantea el desafío opuesto a su metabolismo. “¿Cómo te levantas y vuelas?”, pregunta Welch. “No hay nada que puedas quemar más que grasa”.
Descubrió que los colibríes han evolucionado hasta ser sorprendentemente ágiles a la hora de cambiar su metabolismo de quemar azúcar a quemar grasa. “Esto requiere cambios importantes en las vías bioquímicas implicadas”, afirma Welch. Y sucede en cuestión de minutos, mucho más rápido de lo que otros organismos pueden manejar. “Estaríamos muy contentos si pudiéramos controlar nuestro uso de combustible de esa manera”.
¿Ahorrar agua o no?
El azúcar no es el único desafío que plantea una dieta rica en néctar. Después de todo, el néctar es principalmente agua, y las aves que beben tanto líquido tienen que eliminar la mayor parte sin perder electrolitos. Como resultado, los riñones de los colibríes están altamente adaptados para recuperar electrolitos antes de que sean excretados. “Orinan agua casi destilada”, dice Carlos Martínez del Río, ecofisiólogo jubilado de la Universidad de Wyoming.
Pero esto trae más problemas. Si un colibrí continúa produciendo orina diluida durante toda la noche, probablemente morirá de deshidratación antes de la mañana. Para evitarlo, los colibríes cierran sus riñones todas las noches. “En los humanos, terminamos con lo que se considera insuficiencia renal aguda”, dice Martínez del Río. “Los colibríes tienen que hacer esto o orinarán y morirán”.
Vuela alto, gradualmente
Las demandas metabólicas de los colibríes son bastante exigentes incluso al nivel del mar. Sin embargo, muchas especies viven en altitudes elevadas, donde el aire es más fino, hay menos oxígeno y hay menos resistencia a la que empujar cuando flotan. Consideremos el colibrí gigante más grande del mundo. Este colibrí vive en la Cordillera de los Andes, a más de 14.000 pies sobre el nivel del mar, donde muchos helicópteros pueden volar. Para hacer frente a estas condiciones, las aves han desarrollado sangre rica en hemoglobina, dijo Jesse Williamson, ornitólogo de la Universidad de Cornell.
Pero, como descubrió Williamson, algunas aves enfrentan desafíos aún más difíciles. El colibrí gigante es lo suficientemente grande como para que los investigadores puedan colocarle etiquetas de seguimiento por satélite y pequeños geolocalizadores. Entonces Williamson y sus colegas decidieron equipar a las aves con dispositivos de seguimiento. Después de pasar miles de horas atrapando aves con redes, los investigadores pudieron conectar dispositivos de rastreo a 57 aves usando arneses hechos a medida con cordón elástico con joyas.
Recolectaron datos de seguimiento de sólo ocho aves, pero incluso esa pequeña muestra tuvo grandes sorpresas. Mientras que algunas aves vivían todo el año en las tierras altas de los Andes, otras, que resultaron ser una especie separada y previamente no reconocida, migran a las cadenas montañosas. Andes se recolecta anualmente en sus zonas de reproducción a lo largo de la costa de Chile. Esto significa que no sólo se enfrentan al desafío obvio de un largo viaje de alrededor de 5.000 millas de ida y vuelta, sino que también enfrentan la necesidad de adaptarse al aire durante su viaje.
¿Cuál es su secreto? Hazlo gradualmente. “Es muy similar a cómo los escaladores humanos escalan algo como el Monte Everest: escalan rápidamente y luego toman descansos para aclimatarse”, dijo Williamson. “El viaje lleva meses”.
A medida que la tecnología de rastreo se vuelve más liviana y barata, investigadores como Williamson esperan rastrear también especies de colibríes más pequeñas. Combinado con otros avances en la tecnología de investigación, esto puede conducir a muchas sorpresas nuevas sobre la ecología de este asombroso pajarito.
Este artículo apareció originalmente en Knowable Magazine, una publicación sin fines de lucro dedicada a hacer que el conocimiento científico sea accesible para todos.
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