A todo el mundo le encanta observar los colibríes: diminutos borrones de colores brillantes que revolotean, revolotean sobre las flores y defienden belicosamente su propiedad de un comedero.
Pero para los científicos que los estudian, los colibríes ofrecen mucho más que un espectáculo entretenido. Su pequeño tamaño y su acelerado metabolismo significan que viven la vida al filo de la navaja, a veces necesitando apagar sus cuerpos casi por completo sólo para conservar suficiente energía para sobrevivir la noche, o migrar miles de millas, a veces a través del océano abierto.
Su dieta rica en néctar provoca niveles de azúcar en sangre que pondrían a una persona en coma. Y su vuelo rápido y veloz a veces genera fuerzas G lo suficientemente altas como para provocar un desmayo en un piloto de combate. Cuanto más miran los investigadores, más sorpresas se esconden dentro de esos diminutos cuerpos, los más pequeños del mundo aviar.
“Son el único pájaro del mundo que puede volar boca abajo y hacia atrás”, dice acebo ernestoecologista conservacionista de la Universidad de Wyoming. “Beben azúcar pura y no mueren de diabetes”.
Ernest es uno de los pocos investigadores que estudian cómo los colibríes afrontan las exigencias extremas de sus estilos de vida. Esto es algo de lo que los científicos han aprendido sobre las adaptaciones únicas de los colibríes.
ponte manos a la obra
Durante años, la mayoría de los investigadores habían asumido que los colibríes pasaban sólo alrededor del 30 por ciento de su día ocupados en la actividad intensiva en energía de revolotear de flor en flor y engullir néctar, mientras descansaban la mayor parte del resto del tiempo. Pero cuando el ecologista fisiológico Anusha Shankar Al observar detenidamente, descubrió que a menudo trabajan mucho más duro que eso.
Shankar, ahora del Instituto Tata de Investigación Fundamental en Hyderabad, India, trató de descubrir cómo pasan sus días los colibríes de pico ancho en el sur de Arizona. Utilizando una combinación de métodos experimentales, midió la tasa metabólica de las aves durante diversas actividades y estimó su gasto energético diario total. Agregando datos publicados anteriormente, Shankar pudo calcular el costo de energía por minuto de posarse, volar y flotar, básicamente las tres opciones que tiene un pájaro para pasar el tiempo.
Luego dedujo cuánto tiempo debieron pasar las aves alimentándose versus posadas en el transcurso de un día.
“Terminamos descubriendo que es muy variable”, dice Shankar. Durante la primera parte del verano, cuando las flores abundan, las aves pueden satisfacer sus necesidades energéticas diarias con tan solo unas pocas horas de alimentación, pasando hasta el 70 por ciento del día simplemente posadas, descubrió. Pero cuando las flores empezaron a escasear tras la llegada de las lluvias monzónicas de verano, las aves de un lugar permaneció posado solo el 20 por ciento del tiempo y usó el resto del día para alimentarse.
“¡Eso son 13 horas al día!” dice Shankar. “No hay forma de que pueda pasar 13 horas al día corriendo. No sé cómo lo hacen”.
En serio, relájate
Los colibríes tienen un truco para ayudarles a agotar sus reservas de energía: cuando un pájaro está en peligro de quedarse sin energía, puede volverse letárgico durante la noche, bajando su temperatura corporal casi a la del aire circundante, a veces sólo unos pocos grados por encima. congelación. Mientras está en letargo, el ave parece casi comatosa, incapaz de responder rápidamente a los estímulos y respirando sólo de forma intermitente. Shankar ha calculado que la estrategia puede ahorrar hasta un 95 por ciento de los costos metabólicos por hora durante las noches frías. Esto puede ser esencial después de días en los que un ave se ha alimentado menos de lo habitual, como después de una tormenta. También ayuda a las aves a ahorrar energía para acumular grasa antes de la migración.
Shankar ahora está estudiando qué partes de su fisiología los colibríes priorizan durante el letargo, observando de qué productos genéticos no pueden prescindir. “Si eres un colibrí que funciona al 10 por ciento de tu metabolismo normal, ¿cuál es ese 10 por ciento que te mantiene vivo?” ella pregunta.
Un conjunto de genes que las aves parecen dejar intactos son los responsables de su reloj interno. “Es importante para ellos hacer las cosas en el momento adecuado cuando están en letargo”, dice Shankar. Para estar preparados para afrontar el día, por ejemplo, los pájaros empiezan a despertar de su letargo aproximadamente una hora antes del amanecer, mucho antes de las señales de luz visibles.
Lidiar con el azúcar
Para alimentar su altísima tasa metabólica, los colibríes chupan alrededor del 80 por ciento de su peso corporal en néctar cada día. Eso es el equivalente a que una persona de 150 libras beba casi cien Coca-Colas de 20 onzas al día, y el néctar suele ser mucho más dulce que un refresco.
El intestino humano es incapaz de absorber el azúcar tan rápido, lo cual es una de las razones por las que consumir demasiados refrescos o dulces de Halloween produce malestar estomacal, dice Ken Welchfisiólogo comparativo de la Universidad de Toronto en Scarborough. Los colibríes hacen frente al ataque al tener intestinos permeables para que los azúcares puedan ingresar al torrente sanguíneo entre las células intestinales en lugar de solo a través de ellas. Esto elimina el azúcar del intestino rápidamente antes de que pueda causar malestar. Ese transporte rápido, y probablemente también otras adaptaciones, permite a los colibríes llegar niveles de azúcar en la sangre hasta seis veces más altos que los observados en personas, dice Welch.
Tanta cantidad de azúcar en la sangre provoca graves problemas fisiológicos en las personas. Hace que más moléculas de azúcar se adhieran a las proteínas del cuerpo, un proceso conocido como glicación; A largo plazo, el exceso de glicación causa muchas de las complicaciones de la diabetes, como el daño a los nervios. Todavía no está claro cómo los colibríes evitan los problemas de glicación, afirma Welch, pero están empezando a surgir pistas. Un estudio, por ejemplo, encontró que Las proteínas de las aves contienen menos de los aminoácidos más propensos a la glicación. que las proteínas de los mamíferos, y las que quedan a menudo se encuentran en lo más profundo de la proteína, donde están menos expuestas a los azúcares circulantes.
Otras estrategias, aún desconocidas, para hacer frente al nivel alto de azúcar en sangre podrían algún día generar beneficios prácticos para controlar la diabetes en las personas. “Podría haber una mina de oro en el genoma del colibrí”, afirma Welch.
Haz un giro metabólico
Al final de su ayuno nocturno, un colibrí casi ha agotado sus reservas de azúcar, lo que plantea un desafío metabólico opuesto. “¿Cómo se despierta y vuela?” pregunta Welch. “No hay nada más que grasa disponible para quemar”.
Descubrió que los colibríes han evolucionado hasta ser notablemente ágiles a la hora de cambiar su metabolismo de quemar azúcar a quemar grasa. “Esto requiere un cambio enorme en las vías bioquímicas involucradas”, dice Welch, y ocurre en cuestión de minutos, mucho más rápido de lo que otros organismos pueden manejar. “Si pudiéramos tener ese tipo de control sobre nuestro uso de combustible, nos encantaría”.
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 deben deshacerse de 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 ahora retirado de la Universidad de Wyoming.
Pero eso trae consigo un problema adicional: si un colibrí siguiera produciendo orina diluida durante la noche, moriría de deshidratación antes de la mañana. Para evitar eso, Los colibríes apagan sus riñones todas las noches.. “Entran en lo que, en un ser humano, se consideraría insuficiencia renal aguda”, dice Martínez del Río. “Los colibríes tienen que hacer esto, o se orinarían hasta morir”.
Vuela alto, gradualmente
Las demandas metabólicas de un colibrí son bastante duras al nivel del mar. Pero muchas especies viven en elevaciones elevadas, donde el aire enrarecido contiene menos oxígeno y ofrece menos resistencia al empuje cuando flota. Consideremos el colibrí gigante, el más grande del mundo, que puede vivir en las montañas de los Andes a elevaciones de más de 14.000 pies, más arriba de lo que pueden volar muchos helicópteros. Para hacer frente a estas condiciones, las aves han desarrollado sangre más rica en hemoglobina, afirma Jessie Williamsonornitólogo de la Universidad de Cornell.
Pero algunas de las aves enfrentan un desafío aún mayor, como descubrió Williamson. Los colibríes gigantes son lo suficientemente grandes como para que los investigadores puedan adjuntarlos seguimiento satelital etiquetas, así como geolocalizadores más pequeños. Entonces Williamson y sus colegas decidieron equipar a las aves con rastreadores. Después de pasar miles de horas intentando capturar aves con redes, los investigadores lograron colocar rastreadores en 57 aves utilizando arneses hechos a medida con cordón elástico de joyería.
Aunque recuperaron datos de seguimiento de sólo ocho aves, incluso esa pequeña muestra tuvo una gran sorpresa: algunas de las aves vivieron en los altos Andes durante todo el año, mientras que otras, que resultaron ser una especie separada, hasta ahora no reconocida, migran a los andes anualmente de zonas de reproducción a lo largo de la costa de Chile. Eso significa que no sólo enfrentan lo obvio desafíos de una larga migración (un viaje de ida y vuelta de aproximadamente 5.000 millas) pero también la necesidad de adaptarse a un aire más fino mientras viajan.
¿Su secreto? Hazlo gradualmente. “Se parece mucho a cómo los montañeros humanos alcanzan la cima de algo como el Monte Everest, con ráfagas de ascenso y pausas para aclimatarse”, dice Williamson. “El viaje lleva meses”.
A medida que la tecnología de seguimiento se vuelve más liviana y barata, investigadores como Williamson esperan seguir también especies de colibríes más pequeñas. Esto, junto con otros avances en la tecnología de investigación, puede ofrecer muchas sorpresas nuevas sobre la biología de estas pequeñas y sorprendentes aves.
Este artículo apareció originalmente en Revista Conocibleun esfuerzo periodístico independiente de Annual Reviews. Regístrese para el hoja informativa.
