(Publicado originalmente por Revista Popular-Escrito por Bob Holmes)
A todo el mundo le encanta observar a los colibríes, esos pequeños pájaros de colores brillantes que se deslizan sobre las flores y defienden con orgullo su derecho a alimentarse.
Pero para los científicos que los estudian, los colibríes no son sólo un espectáculo digno de contemplar. Su pequeña estatura y su ardiente metabolismo significan que viven una vida cercana al cuchillo, y a veces necesitan apagar sus cuerpos casi por completo para conservar suficiente energía para sobrevivir la noche, o moverse miles de kilómetros, a veces a través del océano abierto.
Su dieta alta en azúcar provoca niveles elevados de azúcar en sangre que podrían provocar desmayos. Y vuelan alrededor, generando a veces suficiente fuerza g para desmayar a un piloto. Cuanto más observan los investigadores, más cosas sorprendentes se esconden dentro de esos diminutos cuerpos, los más pequeños del mundo de las aves.
«Son las únicas aves del mundo que pueden volar hacia arriba y hacia abajo», dice Holly Ernest, bióloga conservacionista de la Universidad de Wyoming. Beben azúcar y no mueren de diabetes.
Ernest es uno de los pocos investigadores que estudia 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.
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Durante años, la mayoría de los investigadores pensaron que los colibríes pasaban sólo alrededor del 30% de su día dedicados a la actividad intensiva en energía de volar de flor en flor y divertirse, mientras descansaban la mayor parte del tiempo. Pero cuando la fisióloga Anusha Shankar miró más de cerca, descubrió que a menudo trabajan más que eso.
Shankar, ahora miembro del Instituto Tata de Investigación Fundamental en Hyderabad, India, intentó descubrir cómo pasan sus días los colibríes de pico ancho del sur de Arizona. Utilizando una combinación de métodos experimentales, midió la tasa metabólica de las aves durante diferentes actividades y estimó su gasto energético diario total. Al incorporar datos publicados anteriormente, Shankar pudo calcular el costo de energía por minuto de aterrizaje, vuelo y flotación, esencialmente las tres opciones del pájaro para terminar.
Luego midió cuánto tiempo pasaban estas aves alimentándose en comparación con el tiempo que pasaban sentadas quietas todo el día.
«Terminamos descubriendo que era muy diferente», dice Shankar. Aproximadamente el 70% del día están sentados, pero cuando las flores comienzan a marchitarse después de la llegada de los monzones de verano, los pájaros en un área están sentados. sólo el 20% del tiempo’ y lo usaron todo el día para alimentar.
¡Eso son 13 horas al día! dice Shankar. «No hay manera de que pueda pasar 13 horas al día corriendo. No sé cómo lo hacen».
hace mucho frio
Los colibríes tienen un truco que les ayuda a encontrar sus fuentes de energía. Cuando un ave está en estado de hipotermia, puede volverse inquieta durante la noche, lo que reduce su temperatura corporal casi a la del aire circundante, a veces incluso varios grados más. Mientras está en letargo, el pájaro parece casi inconsciente, incapaz de responder rápidamente a los estímulos y respirando de forma intermitente. El plan puede ahorrar hasta un 95% de los costos por hora durante las noches frías, calculó Shankar. Esto puede ser importante después de días en los que el ave está sobrealimentada, como después de una tormenta. También ayuda a las aves a conservar energía para acumular grasa antes de la migración.
Shankar ahora está estudiando qué partes de la fisiología de los colibríes priorizan durante el letargo, observando de qué genes no pueden prescindir. «Si eres un colibrí que opera al 10% de tu metabolismo normal, ¿qué 10% te mantiene vivo?» pregunta.
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Otro grupo de genes que las aves parecen dejar intactos son los responsables de su sincronización interna. Shankar dice: «Es importante que hagan las cosas en el momento adecuado cuando están sufriendo. Por ejemplo, para prepararse para encontrarse con el sol, estas aves comienzan a despertarse aproximadamente una hora antes del amanecer, mucho antes de que amanezca.
Lidiar con el azúcar
Para aumentar su tasa metabólica, los colibríes absorben hasta el 80% de su peso corporal en cada néctar. Eso es el equivalente a que una persona de 150 libras beba alrededor de cien Coca-Colas de 20 onzas cada día, y el jugo sabe mejor que los refrescos.
El intestino humano no puede absorber el azúcar tan rápido, lo cual es otra razón por la cual beber demasiados refrescos o dulces de Halloween puede alterar el intestino, dice Ken Welch, fisiólogo de la Universidad de Scarborough. Los colibríes hacen frente a este ataque al tener un intestino permeable para que el azúcar pueda ingresar al torrente sanguíneo entre las células intestinales en lugar de simplemente a través de ellas. Esto hace que el azúcar salga de los intestinos rápidamente, antes de que pueda causar malestar estomacal. Ese transporte rápido, y quizás otros hábitos, permiten a los colibríes alcanzar niveles de azúcar en sangre seis veces más altos que los observados en humanos, dice Welch.
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Demasiada azúcar en la sangre provoca graves problemas de salud en las personas. Hace que más moléculas de azúcar se unan a las proteínas del cuerpo, un proceso conocido como glicación; Con el tiempo, el exceso de glicación causa muchas complicaciones de la diabetes, como daño a los nervios. Todavía no está claro cómo los colibríes evitan los problemas de glicación, afirma Welch, pero están empezando a surgir pistas. Por ejemplo, un estudio encontró que las proteínas de las aves contienen significativamente menos aminoácidos propensos a la glicación que las proteínas de los mamíferos, y el resto a menudo se incorpora a la proteína donde no están expuestos a la glucosa circulante.
Otras estrategias, aún desconocidas, para tratar los niveles altos de azúcar en sangre podrían algún día proporcionar beneficios para controlar la diabetes en humanos. «Puede haber una mina de oro en el genoma del colibrí», afirma Welch.
Haz un cambio metabólico
Al final de su ayuno nocturno, el colibrí casi ha agotado sus reservas de azúcar, lo que plantea un desafío metabólico diferente. «¿Cómo se levanta y vuela?» pregunta Welch. «No hay nada más que combustible para quemar».
Descubrió que los colibríes se volvían más activos cuando cambiaban su metabolismo de quemar azúcar a quemar grasa. «Esto requiere un cambio importante en las vías químicas involucradas», dice Welch, «y ocurre en minutos, mucho más rápido de lo que otras sustancias pueden manejar». «Si pudiéramos tener ese tipo de control sobre nuestro consumo de combustible, nos encantaría».
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El azúcar no es el único desafío que plantean los alimentos azucarados. De hecho, el néctar es agua, y las aves que beben esa cantidad de líquido tienen que deshacerse de la mayor parte sin perder electrolitos. Como resultado, los riñones de los colibríes están adaptados para restaurar los electrolitos antes de que sean excretados. Carlos Martínez del Río, ecofisiólogo jubilado de la Universidad de Wyoming, dice: «Orinan casi tanto como agua vertida».
Pero eso trae otro problema: si un colibrí continuara orinando diluida durante la noche, moriría de deshidratación antes de la mañana. Para evitarlo, los colibríes cierran los riñones todas las noches. «Entran en lo que, para una persona, se consideraría insuficiencia renal aguda», dice Martínez del Río. Los colibríes tienen que hacer esto, o morirían (goteando)».
Vuela hacia arriba, lentamente
Las necesidades metabólicas de los colibríes son bastante exigentes al nivel del mar. Pero muchas especies de seres vivos viven en altitudes elevadas, donde el aire enrarecido tiene menos oxígeno y no pueden resistir al volar. Consideremos el colibrí gigante, el más grande del mundo, posado en las montañas de los Andes a una altitud de más de 14.000 pies, más alto de lo que la mayoría de los helicópteros pueden volar. Para hacer frente a estas condiciones, estas aves han evolucionado para tener sangre con más hemoglobina, dice Jessie Williamson, ornitóloga de la Universidad de Cornell.
Pero algunas aves enfrentan un desafío aún mayor, como descubrió Williamson. Los colibríes gigantes son lo suficientemente grandes como para que los investigadores puedan colocar etiquetas de seguimiento por satélite, así como pequeños geolocalizadores. Entonces Williamson y sus colegas decidieron emparejar las aves con los rastreadores. Después de pasar miles de horas intentando atrapar pájaros en una red, los investigadores pudieron conectar 57 pájaros a rastreadores utilizando cables de joyería hechos a medida.
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Aunque encontraron información sobre sólo ocho aves, incluso esa pequeña muestra fue una gran sorpresa: algunas de estas aves vivían en los altos Andes todo el año, mientras que otras -aquellas que resulta que son especies diferentes, que hasta ahora eran desconocidas- —migrar al mismo lugar. Andes cada año desde zonas de reproducción cercanas a la costa de Chile. Eso significa que no solo enfrentan los desafíos obvios de una larga migración (un viaje de ida y vuelta de hasta 5.000 kilómetros) sino también la necesidad de adaptarse a los vientos bajos mientras viajan.
¿Su secreto? Hazlo lentamente. «Es como si los montañeros escalaran algo como el Monte Everest», dice Williamson, «con grandes ráfagas y pausas para adaptarse. El viaje lleva meses».
Si bien la última tecnología es limitada y barata, investigadores como Williamson esperan rastrear especies de colibríes más pequeñas. Eso, junto con otros avances en la tecnología de investigación, podría brindar muchas más sorpresas sobre la biología de estos increíbles pajaritos.
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Este artículo apareció en Knowable Magazine, una publicación sin fines de lucro dedicada a hacer que el conocimiento científico sea accesible para todos. Suscríbase al boletín de la revista Knowable.
