¿Cómo duermen los tiburones?
El experto en el sueño de los elasmobranquios, Michael Liam Kelly, revela nuevas investigaciones sobre este intrigante misterio.
Los tiburones solían ocupar un lugar destacado en mis pesadillas: venían a por mí en el océano, los ríos y las piscinas. Pero después de pasar algún tiempo con estas escurridizas criaturas en 2015, una pregunta más convincente comenzó a mantenerme despierto por la noche: ¿las mismas criaturas que invaden mis sueños participan en el sueño?
Como principal -y única- autoridad mundial en el sueño de los elasmobranquios (tiburones y rayas), mi equipo de investigación y yo hemos empezado a desentrañar este enigma, y nuestros últimos hallazgos sobre las pruebas fisiológicas del sueño en los tiburones son los más concluyentes sobre el tema hasta ahora.
Ritmos circadianos
La quiescencia, o inactividad, suele ser la característica de comportamiento más básica que asociamos con el sueño. De hecho, fue este comportamiento el que mi equipo se propuso identificar cuando iniciamos nuestras investigaciones sobre la presencia del sueño en los tiburones. En concreto, estudiamos la presencia de patrones de actividad organizados por el sistema circadiano, ya que el sueño está controlado por el reloj circadiano (un oscilador bioquímico interno) en muchos animales.
Sin embargo, los tiburones son un grupo único de vertebrados, ya que muchas especies nadan continuamente para empujar pasivamente el agua de mar rica en oxígeno sobre sus branquias, lo que se conoce como ventiladores de carnero. Otras especies bombean manualmente agua de mar sobre sus branquias mientras permanecen inmóviles (bombeadores bucales).
Un estudio que realizamos en 2020 descubrió la presencia de patrones de actividad diaria en todas las especies investigadas, tanto en las que bombean por la boca como en las que ventilan por la cola. Y lo que es más importante, se descubrió que estos patrones estaban regulados internamente (de naturaleza circadiana) en las especies de bombeo bucal. Este fue un descubrimiento importante y un gran paso en la dirección correcta, pero ¿los períodos de inactividad eran indicativos de sueño?
¿Sueño o reposo tranquilo?
La capacidad de respuesta de un animal y su conciencia de la estimulación externa se reducen cuando está dormido debido a una desconexión sensorial, o atenuación. Como investigadores del sueño, podemos aprovechar esta característica omnipresente del sueño para distinguir conductualmente el sueño del reposo tranquilo.
Nuestro estudio de 2021 descubrió que los tiburones de bombeo bucal respondían menos a pulsos eléctricos leves tras cinco minutos de inactividad. Esto se convirtió en el criterio para nuestra definición de trabajo del sueño en estos animales.
El sueño también se regula internamente, de modo que los animales pueden recuperar el sueño perdido durmiendo más. Esta característica no se da en los tiburones de nuestro estudio, ya que no recuperan el sueño tras períodos de privación del mismo. Este fenómeno también está ausente durante el sueño en otros peces marinos.
Estos resultados algo contradictorios ponen de manifiesto un aspecto importante: el comportamiento puede ser engañoso y equívoco. Los animales pueden parecer dormidos mientras están despiertos y viceversa. Lamentablemente, el comportamiento por sí solo no suele ser suficiente para identificar de forma fiable el sueño en los animales.
La fisiología del sueño de los tiburones
Para verificar de forma concluyente nuestra definición de trabajo del sueño en los tiburones de bombeo bucal (más de cinco minutos de inactividad es sueño), mi equipo se propuso encontrar pruebas fisiológicas del sueño que se alinearan con lo que habíamos observado a nivel de comportamiento.
Para ello, registramos los cambios en las tasas metabólicas del tiburón damero de Nueva Zelanda mediante grabaciones del consumo de oxígeno durante un periodo de 24 horas. En muchos animales se ha registrado un descenso de la tasa metabólica durante el sueño y se considera un indicador fisiológico fiable del mismo.
También registramos comportamientos sutiles asociados al sueño en otros animales, como el estado de los ojos (abiertos/cerrados) y la postura corporal (erguida/plana). Comprobamos que no había diferencias significativas en las tasas metabólicas entre los tiburones que nadaban y los que se sometían a periodos de inactividad que duraban menos de cinco minutos.
Sin embargo, cuando los tiburones permanecían inactivos durante cinco minutos o más, las tasas metabólicas disminuían drásticamente. Este cambio fisiológico también iba acompañado de un cambio llamativo de postura, ya que los tiburones pasaban de una posición erguida (sentados sobre sus aletas pectorales) a una posición completamente recostada. Sin embargo, se comprobó que el estado de los ojos no estaba relacionado con el estado de conciencia de los tiburones, ya que a menudo se observaba a los animales durmiendo con los ojos abiertos.
En conjunto, estos datos son la prueba más concluyente del sueño en los tiburones y verifican nuestros hallazgos conductuales anteriores.
Avanzando en el tiempo
El sueño se ha encontrado en todos los animales estudiados hasta la fecha, remontándose en la escala evolutiva hasta los gusanos planos y las medusas. Al ser los primeros vertebrados vivos con mandíbula, los tiburones desempeñan un papel importante para ayudarnos a comprender la historia evolutiva del sueño en los vertebrados.
Nuestra investigación ha recorrido un largo camino para descubrir la cuestión del sueño en los tiburones, hasta ahora sin respuesta, pero sólo hemos tocado la punta del iceberg. Ahora que sabemos que (al menos algunos) tiburones duermen, la siguiente pregunta que hay que responder es cómo lo hacen.
No se sabe nada sobre el sueño en los tiburones ventiladores. Su necesidad de nadar constantemente para facilitar el intercambio de gases sugiere que probablemente han desarrollado interesantes adaptaciones para permitir el sueño en este inusual estilo de vida. Nuestro grupo está llevando a cabo estudios electrofisiológicos de la actividad cerebral que proporcionarán una visión completa de la forma que adopta el sueño en estos animales. Más curiosidades de animales marinos: ¿Cómo es el cerebro de los calamares?.
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