Asteroideos (Estrellas de Mar)

Los asteroideos, más conocidos como estrellas de mar, son seres vivos pertenecientes al reino animal, de tipo invertebrado y de la familia de los equinodermos. Se conocen alrededor de 2.100 diversas especies de estos animales (Figura 1). Su hábitat es el fondo marino (en diversas profundidades) y se encuentran en todos los océanos del globo terráqueo. Se alimentan de una gran cantidad de invertebrados marinos, como corales, esponjas, anémonas, caracoles, bivalvos o crustáceos. Sin embargo, algunas veces pueden ser caníbales. Su reproducción puede ser sexual o asexual.

Su cuerpo es de forma

estrellada plana, con un disco central y brazos dispuestos simétricamente (simetría radial), los cuales generalmente son cinco, pero pueden llegar a tener cincuenta. Sus brazos son varias veces el tamaño del radio del disco central, sin embargo,

en algunas especies los brazos pueden ser exageradamente cortos, de tal manera que la forma general del animal es pentagonal. Poseen un esqueleto interno, formado por osículos calcáreos o placas, las cuales pueden articularse entre sí. Es habitual que los osículos tengan espinas o tubérculos, causa del aspecto rugoso del animal (Figura 2). En la superficie aboral o superior, cubierta completamente por la pared celómica o corporal, se observa la madreporita, ligada al canal pétreo o canal hidróforo, el cual converge en el canal anular (perteneciente a la superficie actinal, explicado posteriormente en la figura 4). La madreporita está ubicada en una posición intrarradial, posee un color contrastante al cuerpo y provista de poros microscópicos. Su función es conectar el sistema de transporte (sistema vascular para el agua o sistema ambulacral) con el exterior. En el caso de las estrellas de mar de más de cinco brazos y de reproducción asexual, la madreporita se encuentra en mayor proporción. Algunos asteroideos presentan ano, situado al centro del disco, rodeado por espinas o placas. Además, la superficie aboral se encuentra cubierta de pápulas respiratorias, las cuales son transparentes y retráctiles, están ciliadas interna y externamente y son de pared delgada, lo cual ayuda al intercambio gaseoso del animal (respiración).

Figura 1. Diversas especies de asteroideos.

Figura 2. Superficie Aboral.

Por otro lado, en la superficie oral,

actinal o inferior (Figura 3), se encuentra la boca, justo al centro del disco, rodeada por cinco mandíbulas triangulares. Desde el canal anular que rodea la boca, sale un surco ambulacral (o canal radial) hacia cada brazo, donde se proyectan dos hileras de pies ambulacrales, los cuales sirven para el transporte del asteroideo. Asociado con cada pie ambulacral, hay un bulbo muscular, llamado ampolla, ubicado en la extremo superior de cada pie; mientras que en el extremo inferior, se encuentra una

ventosa que le permite tomar objetos (por

lo general, su alimento) y anclarse al suelo. Incorporado al mismo canal anular, se encuentra el Cuerpo de Tiedemann y la Vesícula de Poli (Figura 4).

Una de las características más

conocidas de los asteroideos, es su alta capacidad de regeneración, sin embargo, no es la única particularidad de estos animales. Como se mencionó anteriormente, las estrellas de mar se

transportan por medio de un sistema vascular acuífero, el cual funciona con energía hidráulica. Otra característica importante, es que pueden presentar digestión intraoral y extraoral, es decir, el individuo puede sacar su estómago del disco y así poder capturar su alimento. Las especificaciones de estos procesos, se realizaran en la siguiente entrega.

Figura 3. Superficie oral.

Figura 4. Superficie oral detallada.

Asteroideos (Segunda entrega).

Como se mencionó anteriormente, los asteroideos presentan diversas funciones

muy interesantes, tales como la regeneración, la reproducción sexual y asexual, su digestión extraoral e intraoral y su sistema vascular acuífero. Para comprender estos procesos, es muy importante conocer las partes del organismo de los asteroideos, las cuales fueron explicadas arriba.

En primer lugar, la regeneración es un proceso biológico que consiste en la

restauración o reemplazo de órganos o estructuras complejas, como la extremidad e inclusive de organismos completos, como lo es el caso de algunas estrellas de mar. Si se

llegase a cortar un asteroideo en piezas a lo largo de su centro, cada segmento tendrá la facultad de desarrollar un nuevo cuerpo completo. Esto se debe a que estos animales poseen un complejo sistema nervioso, el que es manejado por lo que se denomina cerebro distribuido (no posee un cerebro central). En específico, las estrellas de mar se regeneran por

morfalaxis, definido como la “recuperación

de parte o de todo el organismo a través de la remodelación del propio organismo”. Es decir, existe una reorganización de los tejidos existentes, donde la proliferación celular es prácticamente nula. El tejido regenerado será de menor tamaño con respecto al original, sin embargo con el tiempo, puede llegar a ser igual. (Figura 5)

Esta facultad regenerativa es la que permite que los asteroideos puedan reproducirse

de manera asexual; generan un nuevo ser a partir de un trozo de su cuerpo. No obstante, también pueden reproducirse de forma sexual, ya que la mayoría de las estrellas de mar son diocas, aunque existen algunas especies hermafroditas. En época fértil, las gónadas (ubicadas en el interior del disco central) se desarrollan considerablemente, atiborrándose de gametos, logrando penetrar las extremidades. Los gametos son liberados al agua a través de aberturas llamadas gonoconductos, para pasar a la fecundación externa. El desarrollo del cigoto produce una larva llamada bipinnaria, integrándose al plancton. En esta larva se distinguen tres bandas: Banda ciliada locomotora, banda ciliada preoral y

Figura 5. Regeneración de un nuevo cuerpo a partir de una extremidad.

banda ciliada anal. La primera tiene como función el transporte de la larva, mientras que las últimas dos crean corrientes que atraen alimento hacia su boca. Además se pueden distinguir los brazos larvarios, los axohidrocele, la boca, el esófago, el estómago y el ano. En algunas especies, las larvas se comienzan a reproducir de forma asexual, formando individuos idénticos. Posteriormente, el desarrollo de la bipinnaria forma una nueva larva llamada braquiolaria, formando tres nuevos brazos y una ventosa adhesiva, la cual tendrá como función la fijación al sustrato al momento de iniciar la metamorfosis a adulto. Al comenzar este proceso, se pierde la mayor parte del sistema digestivo, el cual se regenerará luego. El sistema ambulacral se constituirá a partir del axohidrocele.

(Figura 6). La reproducción no es lo único que

estos animales pueden hacer de dos formas, sino que también pueden presentar dos maneras de digestión: Intraoral y exaoral. A pesar de que son individuos de movimientos lentos, pueden ser muy voraces al momento de capturar sus presas. Algunas especies son

carroñeras y se alimentan de peces e invertebrados (Figura 7). También se pueden alimentar de partículas en suspensión, pero no es muy común. En este caso, las partículas son atraídas por corrientes ciliares, producidas debajo de las paxilas, hasta la boca. En el caso de los asteroideos que se alimentan de moluscos, éstos tienen la capacidad de abrir conchas envolviéndolas con sus brazos, haciendo presión con los pies ambulacrales para poder abrir una pequeña hendidura por donde ingresará

su estómago para comenzar la primera digestión, externa y extracelular, en la cual los jugos digestivos (producidos por estructuras llamadas ciegos pilóricos y por la pared estomacal) sintetizan tejidos blandos. El estómago de los asteroideos está dividido en dos, el estómago pilórico por la superficie aboral, y el estómago cardíaco por la superficie oral. Éste último es el cual se expulsa, gracias a la presión efectuada por los músculos del

Figura 6. Arriba, larva bipinnaria. Abajo, larva braquiolaria.

Figura 7. Asteroideo alimentándose de erizo de mar.

cuerpo. En esta primera digestión puede ocurrir que se complete el proceso en un 100%, es decir, solo existirá digestión externa, ya que al interior del cuerpo ingresará una papilla

completamente digerida. En el caso de que ingresen partes del alimento que no se pueden digerir, como pedazos de concha o caparazón, el asteroideo lo eliminará por la boca. El resto del alimento aún no digerido, pasará a los ciegos pilóricos, donde se producirá la digestión intracelular y la absorción. Los desechos son conducidos al intestino y posteriormente serán eliminados a través de

los ciegos rectales, los cuales funcionan a presión (Figura 8). Algunas especies que no presentan ano, eliminan sus desechos por la boca.

Finalmente, el sistema vascular acuífero representa su forma de locomoción, la cual

tiene como principio funcional la presión ejercida por la energía hidráulica. Todos los canales presentes en el sistema ambulacral están llenos de un líquido compuesto básicamente de agua de mar, pero con una mayor concentración de potasio y proteínas. El nivel de este líquido es mantenido por las vesículas de Poli y por la madreporita, estructuras que facilitan el ingreso y la filtración. El movimiento es gatillado por la contracción de los músculos de la ampolla, forzando al líquido a pasar por los pies ambulacrales, los cuales se expanden y alargan quedando en contacto con el sustrato. Las ventosas de cada pie expulsan un líquido adhesivo que mantiene los pies en el sustrato (Figura 9). Al contraerse

los músculos laterales de los pies, el líquido retorna a la ampolla, se encogen los pies y se acerca el cuerpo al sustrato otra vez. La contracción de estos músculos puede controlar el movimiento de los pies, provocando el desplazamiento del asteroideo.

Figura 8. Sistema digestivo y otras partes del asteroideo.

Figura 9. Pies ambulacrales en movimiento.

Asteroideos (Tercera entrega).

Luego de descubrir las asombrosas características que poseen las estrellas de mar y

de comprender su funcionamiento, se asociarán a estas particularidades, diversos contextos de la vida humana donde pueden ser útiles al momento de resolver problemas.

El sistema vascular acuífero resalta entre todas las características de los

asteroideos, el cual, al depender del agua, nos limita a utilizarlo en océanos. Hay dos contextos específicos en los cuales se podría utilizar este sistema.

1) Recientemente el vuelo MH370 de Malasya Airlines se extravió con 239

personas a bordo. Esta tragedia ocurrió el 8 de marzo de 2014 y aún no se sabe que le sucedió a la aeronave, dónde se encuentra exactamente, ni qué circunstancias llevaron a su desaparición. Se estima que los gastos de búsqueda podrían superar los 200 millones de dólares anualmente, siendo la búsqueda más cara de la historia de la aviación. La solución al problema existe y es la llamada caja negra (Figura 10), el cual es un dispositivo registrador del vuelo, que reconoce la actividad de los instrumentos de vuelo y las conversaciones en la cabina. Para encontrar la caja negra se deben captar las señales que ésta envía, las que son de una frecuencia específica de 37.5 Hz. El inconveniente es que al colisionar en el océano, no deja de sumergirse hasta que alcanza el fondo marino, el que puede alcanzar profundidades de alrededor de 11 kilómetros. Además, si se considera que la batería de las cajas negras tiene una duración de 30 o 40 días, no es seguro que se encuentre antes de ese plazo. Si

existiese un sistema para poder localizar la caja negra de forma rápida y segura, no sería necesaria tanta espera ni gastos de recursos para la búsqueda. Si se aplicase el sistema vascular acuífero de forma modificada en las cajas negras de los aviones, facilitaría mucho su localización. El sistema debe estar modificado de tal forma que, en vez de

aplicar la presión a los pies ambulacrales para moverlos, el agua debería liberarse produciendo corrientes lo suficientemente fuertes para poder mantener la caja más cerca de la superficie, facilitando la recepción de señal.

Figura 10. Caja negra

2) La contaminación que las embarcaciones marinas emanan hacia el océano es un problema grave que se debe resolver (Figura 11). El abuso de hidrocarburos (sobre todo por combustible) produce efectos ecológicos muy variables, los cuales dependerán de diversos factores (como la composición química hidrocarburo, el tipo de suelo afectado, la época del año y su relación con los ciclos reproductivos o migratorios de las especies). También hay que considerar que los ecosistemas son sistemas complejos, si algo falla, las consecuencias son muy difíciles de predecir, ya que hay muchas variables interactuando entre sí. Los problemas causados por estas sustancias pueden ser fisiológicos y/o bioquímicos, causando impacto en la viabilidad y éxito reproductivo de las especies marinas, e incluso provocando alteraciones genéticas. Esto causa cambios demográficos, alteraciones en el hábitat, cambios en las relaciones entre predadores y presas, menor tasa reproductiva; por ende, altera el ecosistema. Las perturbaciones mencionadas provocarán el incremento en las tasas de mortalidad de los organismos (Figura 12), sobre

todo en las zonas más cercanas a la costa, ya que desde ese sector proviene la mayor cantidad de

contaminantes. Cabe mencionar que las especies comerciales se ubican en los sectores litorales, es decir, la

contaminación provocada por los

mismos pescadores, afectarán su propio trabajo, por consiguiente el impacto que provoca la contaminación oceánica es de tipo ecológico, económico y social. Si se pudiese aprovechar la energía hidráulica para accionar pies

Figura 11. Contaminación por hidrocarburos en el océano.

Figura 12. Ejemplo del impacto de los hidrocarburos en el océano.

ambulacrales modificados, los barcos y botes no dejarían huella de su paso. Lo que se necesitaría sería un sistema que provoque la presión suficiente para accionar el sistema que tiene como modelo básico el sistema vascular acuífero de los asteroideos, lo cual se puede lograr a través de bombas de accionamiento hidráulico (como las bombas de Ariete o norias, por ejemplo). En este caso los pies ambulacrales debiesen tener forma de remos, para que tengan mayor área de superficie y puedan mover una mayor cantidad de agua. De esta forma, la presión del agua provocada por la bomba de accionamiento hidráulico, activaría el sistema, causando el movimiento de los pies ambulacrales en formas de remo y por lo tanto desplazando el bote.

Si la aplicación de estas ideas es factible de realizar, se podrían mejorar

considerablemente estos dos contextos mencionados anteriormente. Finalmente cabe mencionar que en la naturaleza se pueden encontrar las respuestas a variados problemas, ya que nuestro planeta es el sistema más perfecto que conocemos hasta ahora.

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