Al océano se le llamaba "el mundo silencioso", término popularizado por Jacques Cousteau en su famoso documental de 1956. Hoy sabemos que nada podría estar más lejos de la realidad. El mar es un caos de sonidos biológicos: el chasquido de los camarones, el canto de las ballenas, el gruñido de los peces y el suave murmullo de las corrientes que cruzan los arrecifes. Pero quizás más importante que los sonidos en sí es la extraordinaria variedad de mecanismos mediante los cuales los animales marinos los detectan.
Película documental El mundo silencioso de Jacques Cousteau.
Los seres humanos pueden oír razonablemente bien en el aire. Nuestra cóclea distingue frecuencias con notable precisión y nuestro cerebro combina estas señales en habla, música y conciencia espacial. Pero bajo el agua, nuestros oídos son casi inútiles.
El sonido viaja aproximadamente 4,5 veces más rápido en el agua de mar que en el aire y, debido a que la densidad del agua es similar a la de nuestros tejidos, atraviesa nuestro cráneo sin crear las diferencias interaurales que necesitamos para su localización. Estamos, en el sentido más literal, sordos en el océano.
Los invertebrados marinos y los peces, por otra parte, han pasado cientos de millones de años desarrollando sistemas sensoriales exquisitamente adaptados a este entorno acústico. Sus soluciones suelen ser más sensibles, con mayor ancho de banda o físicamente más elegantes que cualquier cosa que el oído de los mamíferos pueda lograr bajo el agua.
Pez: una oreja del tamaño del cuerpo.
Los peces detectan el sonido a través de dos sistemas complementarios. El oído interno, que contiene estructuras densas de carbonato de calcio llamadas otolitos, responde a un componente del movimiento de las partículas sonoras: el movimiento oscilatorio de las moléculas de agua. Cuando la onda sonora atraviesa el pez, su cuerpo se mueve con él, pero los otolitos más densos quedan atrás debido a la inercia. La diferencia de movimiento entre el otolito y el tejido circundante dobla las células ciliadas sensoriales y genera una señal neuronal. Este mecanismo es efectivo desde frecuencias inferiores a 1 Hz hasta varios kilohercios, según la especie.
Otolito del pez Argirosomus regius. Wikimedia Commons
Por otro lado, el sistema de línea lateral, un órgano sensorial de algunos animales marinos para detectar el movimiento y las vibraciones del agua circundante, extiende esta capacidad a toda la superficie del cuerpo. Conjuntos de neuromastos (grupos de células ciliadas incrustadas en una cúpula gelatinosa) detectan el flujo de agua local y vibraciones de baja frecuencia con sensibilidad al desplazamiento en la escala nanométrica (millonésimas de metro).
Los peces utilizan la línea lateral para formar cardúmenes, detectar depredadores, evitar obstáculos y crear imágenes hidrodinámicas de objetos cercanos en total oscuridad. Ningún vertebrado terrestre tiene un órgano equivalente.
La piraña, un pez otofísico, tiene una cadena de pequeños huesos llamados huesecillos de Weber que transmiten las fluctuaciones de presión. La imagen muestra diferentes tipos de pirañas. Francisco de Laporte de Castelnau.
Además, algunos peces han mejorado aún más su audición al conectar su vejiga natatoria al oído interno. En los peces otofísicos (bagre, carpa, piraña), una cadena de pequeños huesos llamados huesecillos de Weber transmiten fluctuaciones de presión desde la vejiga natatoria llena de gas al oído interno, expandiendo dramáticamente tanto la sensibilidad como el rango de frecuencia, análogo en función, aunque no en origen evolutivo, al oído medio.
Invertebrados marinos: sin orejas, no hay problema
Los invertebrados marinos carecen de algo parecido a la audición de los vertebrados, pero muchos son muy sensibles al sonido y la vibración. Los crustáceos como las langostas y los cangrejos detectan el movimiento de partículas mediante estatocistos, sacos llenos de líquido revestidos de células ciliadas y cargados con una pequeña masa mineralizada (estatolito). Estos órganos sirven principalmente para el equilibrio, pero también responden a estímulos acústicos de baja frecuencia por debajo de aproximadamente 1000 Hz.
Doriteuthis pealeii o calamar de aleta larga del Atlántico noroeste. Wikimedia Commons
Mientras tanto, los cefalópodos (pulpos, calamares y sepias) utilizan sus estatocistos para detectar sonidos entre aproximadamente 30 y 500 Hz, con una sensibilidad máxima de alrededor de 100-200 Hz. Algunos experimentos han demostrado que el calamar de aleta larga del Atlántico noroeste, Doriteuthis pealeii, responde al componente de movimiento de partículas del campo sonoro y que estas respuestas se eliminan cuando se eliminan los estatocistos.
Pero quizás los mecanorreceptores marinos más inusuales (receptores sensoriales especializados que detectan estímulos mecánicos como presión, tacto, vibración y estiramiento, convirtiéndolos en impulsos nerviosos) pertenezcan a los cnidarios. Las medusas, las anémonas y los corales tienen estructuras sensoriales similares a las células ciliadas que responden al movimiento del agua y a las vibraciones del sustrato.
Las larvas de coral de arrecife utilizan señales acústicas para localizar hábitats adecuados. Por lo tanto, el asentamiento de larvas es significativamente mayor en lugares con paisajes sonoros de baja frecuencia, característicos de arrecifes sanos. Son animales sin sistema nervioso centralizado, que se mueven mediante el sonido.
Medusa Chrisaora colorata en el Acuario de la Bahía de Monterey. Fred Hsu., CC BI-SA Mamíferos marinos: los verdaderos expertos
Los odontocetos (ballenas dentadas, delfines y marsopas) son los campeones indiscutibles de la audición marina. Así, los delfines perciben frecuencias de hasta 150 kHz (aproximadamente ocho veces nuestro límite superior) y utilizan la ecolocalización para construir imágenes acústicas tridimensionales de su entorno con resolución centimétrica. No reciben el sonido a través del canal auditivo, sino a través de un canal lleno de grasa en la mandíbula inferior que conduce las vibraciones directamente a la bulla auditiva, evitando el problema que inutiliza nuestros oídos bajo el agua.
Por su parte, las ballenas operan en el extremo opuesto del espectro. Las ballenas azules producen vocalizaciones de aproximadamente 10 a 40 Hz que pueden extenderse por cuencas oceánicas enteras. La morfología de su oído interno indica sensibilidad a frecuencias de infrasonidos que los humanos no pueden percibir en absoluto. Una sola vocalización de ballena de aleta puede viajar más de 1.000 kilómetros, ¡un alcance de comunicación incomparable con cualquier animal terrestre!
¿Es el oído humano el pináculo de la evolución?
La respuesta corta es no. La respuesta larga es que la pregunta misma no entiende cómo funciona la evolución. La selección natural no construye sistemas sensoriales "perfectos", sino sistemas adecuados: la audición de cada especie es un compromiso moldeado por su nicho ecológico, la física de su entorno, su tamaño corporal y los depredadores y presas con los que debe enfrentarse.
En el aire, la cóclea humana es un órgano extraordinario. Nuestra discriminación de frecuencia es aguda (umbral diferencial de ~0,2% en las mejores frecuencias) y nuestra corteza auditiva realiza hazañas asombrosas de reconocimiento de patrones: separa el habla del ruido, analiza armonías musicales complejas y localiza sonidos con varios grados de precisión. Pero en cuanto entramos al agua, esas ventajas desaparecen.
Un delfín puede ecolocalizar un objeto del tamaño de una pelota de golf a 100 metros; un pez puede sentir la firma hidrodinámica de un depredador en total oscuridad; una larva de coral del tamaño de un grano de arena puede nadar al son de un arrecife que nunca ha visitado... No son pequeños logros sensoriales porque provienen de animales no humanos: son soluciones diferentes a problemas diferentes. Y, en sus dominios, lo hacen espectacularmente bien.
¿Por qué es esto importante ahora?
Comprender la mecanosensación marina no es sólo un ejercicio académico. El ruido oceánico antropogénico (procedente del tráfico de barcos, estudios sísmicos, sonares y construcciones en alta mar) ha aumentado los niveles de sonido ambiental en algunas regiones oceánicas en 30 dB durante los últimos 50 años. Esto supone un aumento de mil veces la energía acústica.
Esta contaminación acústica está cambiando la ecología acústica de la que dependen los animales marinos. Enmascara la comunicación de los cetáceos, desencadena respuestas de estrés en los cefalópodos, altera el comportamiento de los peces en cardúmenes y puede impedir que las larvas de coral encuentren arrecifes adecuados. De hecho, estamos ahogando el océano.
La ironía es conmovedora. La especie con quizás el peor oído submarino del planeta es la que hace todo el ruido.
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