Mecanismos de orientación animal: ritmos circadianos, compás solar y estrellas

Base molecular de los ritmos circadianos:

Dentro de los genes Clock hay varios genes llamados Clock, Bmal1, Per, Cry y Tau. Cuando incide la luz en la retina se produce un aumento de las proteína codificadas de Clock y Bmal1 que forman un dímero, este entra en el núcleo activando la trascripción de Per y Cry (esto pasa durante el día). Cuando los niveles de Per y Cry aumentan se forma un complejo con la proteína citosólica Tau, que se acumula produciéndose un efecto de retroalimentación negativa porque este complejo entra al núcleo inhibiendo la trascripción de Per y Cry disminuyendo los niveles por la tarde. De forma que se observa un patrón cíclico. Hay más genes que inducen la transcripción como es rev que es un inhibidor de la propia transcripción de Bmal1.

Compás solar:

Orientación basada en la posición solar para determinar su posición respecto a una referencia y saber en qué dirección alcanzarla. Esto se debe principalmente a que en el hemisferio norte el sol siempre hace cénit en el sur ('Situación del Sol en el punto más alto de su elevación sobre el horizonte'), mientras que en el hemisferio sur lo hace en el norte. Al estar el sol en continuo movimiento es necesario hacer correcciones en el trayecto. El sol produce movimientos predecibles que los animales pueden acoplar con sus relojes biológicos internos y así estimar el tiempo y la posición del espacio. Para demostrarlo, se usó el embudo de Emien, y la jaula de Kramer, con los estorninos.

Luz polarizada:

La usan los animales para poder orientarse en días nublados en los que no se ve el sol. La luz del sol consiste en muchas ondas electromagnéticas que vibran perpendicularmente a la dirección de propagación (haz de luz no polarizada). Si ese haz de luz choca con unos determinados obstáculos (luz atravesando la atmósfera) se va a polarizar parcial o totalmente. El grado de polarización que tiene la luz puede ayudar a determinar la posición del sol aunque este no pueda ser visible. Es usado por ejemplo por insectos, gracias a sus omatidios.

Compás basado en las estrellas:

Para estudiar este mecanismo se puede utilizar el Embudo de Emlen o incluso planetarios artificiales. Se ha visto como alguna spp tienen que aprender el movimiento de las estrellas alrededor de una o varias estrellas que les indica el norte. No importa que estrella concreta tomen como referencia. Emlen crio azulejos (Passerina cyanea) a los que permitió ver la esfera celeste nocturna pero no los puntos de reparo locales. Midio la inquietud migratoria de estos pájaros y vio como aquellos que podían ver la bóveda celeste nocturna mostraban el patrón de inquietud orientada hacia el norte, al igual que otras que veían las mismas constelaciones en un planetario artificial. Emlen proyecto las mismas constelaciones pero hacia el sur y los pájaros invirtieron el patrón de inquietud migratoria un ángulo de 180º hacia el sur. Los azulejos por tanto tienen que aprender el movimiento de las estrellas alrededor de una estrella de referencia que indique la dirección norte.

Mecanismos de emparejamiento de radicales libres (ojo derecho):

Son mecanismos dependientes de la luz e implica el uso de determinados fotorreceptores. Estos fotorreceptores absorben más luz bajo determinadas condiciones magnéticas ya que en ellos se producen radicales libres que intervienen de una forma u otra en el proceso de señalización según los electrones que detecten del campo magnético. Es como si estuviéramos viendo el campo magnético ya que la información direccional viene determinada por un patrón de colores claros y oscuros. Este mecanismo se encarga de la información direccional (orientación N-S). A través del tálamo la región cerebral 'Cluster N' procesa la información del fotorreceptor. Es un mecanismo de compás (dirección).

Mecanismo dependiente de la magnetita u ácido ferroso (pico):

Cristales del mineral ferromagnético magnetita (normalmente en la cabeza, en aves se sitúa en el pico) proporciona información sobre la intensidad del campo magnético y le indica al animal donde se encuentra. Actúan como pequeños imanes que se orientan como la aguja de una brújula. Responde a campos magnéticos acoplándose a un mecanismo de transducción de señales de manera que el movimiento de la magnetita se puede acoplar a la apertura de un canal. Sirve como mapa.