Investigación de colombiano con saltamontes ayudará a diseñar sensores auditivos

Fernando Montealegre Zapata nació en Palmira, Valle, en medio de una familia numerosa y unida. Dice que desde que tiene memoria le encantan los insectos. En especial, los saltamontes, “esos que popularmente son conocidos como chapulines”, cuenta. Sin embargo, nunca pensó que ese diminuto animal lo fuera a poner, décadas más tarde, en la escena mundial científica. Actualmente es uno de los pocos expertos en micromecánica de producción y detección de sonido en insectos y acaba de descubrir una nueva estructura que ha revolucionado viejas teorías.

Montealegre estudió entomología en la Universidad del Valle y luego viajó a la Universidad de Toronto, en Canadá, para realizar un doctorado. Allá fue el último pupilo del profesor Glenn Morris, otro de los expertos mundiales en el tema. Después decidió seguir estudiando y realizó dos posdoctorados más.

En medio del primer posdoctorado, cuenta el científico, National Geographic lo patrocinó para iniciar una investigación sobre unos saltamontes ultrasónicos endémicos del Parque Nacional Natural Gorgona, en Colombia. “Estábamos detrás de una especie que se comunica a través de unos canales ultrasónicos muy altos. Los humanos escuchamos entre 50 y 20.000 hertz, mientras que estos animales lo hacen a 150.000 hertz”, asegura.

Luego, durante una conferencia conoció a Daniel Robert, un científico suizo y profesor de la Universidad de Bristol, en Inglaterra, quien se mostró muy interesado en su investigación. Montealegre lo contactó y en 2007 se fue a su laboratorio a realizar su segundo posdoctorado. En Gran Bretaña se ganó un premio de investigación del Human Frontiers Science Program para llevar a cabo su proyecto de estudiar los oídos de estos insectos y su mecánica de propagación de sonido. “Los saltamontes tienen un par de tímpanos en cada una de sus patas delanteras. Dentro de la pata, cada tímpano está conectado a un tubo lleno de aire que entra al cuerpo y sale por el tórax. Esa entrada es importante porque amplifica el sonido”, explica. Su objetivo era comprobar qué tan efectivo era ese tubo transmitiendo el sonido para simularlo en los audífonos de los sordos.

Sin embargo, cuando comenzó a realizar los experimentos en la especie Copiphora gorgonensis se dio cuenta de que el proceso auditivo en estos insectos es tan sofisticado como el del oído de los mamíferos. Este descubrimiento abre un campo nuevo en los estudios de audición y facilita el desarrollo de nuevas tecnologías. “En los humanos, el tímpano recoge las vibraciones, pero necesita un medio de conversión para comunicar esa energía acústica al líquido del laberinto coclear. El medio que utiliza son los tres huesecillos: el yunque, el martillo y el estribo. Luego, una vez en el líquido, la cóclea analiza esas frecuencias y este análisis es lo que nos permite diferenciar los sonidos de varios instrumentos musicales sonando al mismo tiempo”, dice Montealegre.

En el laboratorio, el científico colombiano y sus colegas observaron que no sólo los tímpanos vibraban sino que había vibraciones que se movían debajo de la cutícula que separaba ambos tímpanos. “Tiene que haber algo adentro”, fue lo primero que pensaron. Hasta el momento los científicos creían que lo que había debajo de la cutícula simplemente era la sangre del insecto. Posteriormente, a través de una microtomografía de rayos X, realizaron un escáner del tímpano del saltamontes, una estructura con un tamaño inferior a un milímetro. “Entre los dos tímpanos y debajo de la cutícula que los separa están las células receptoras bañadas por un fluido que está en una cavidad cerrada, muy pequeña”, explica.

La vesícula auditiva, como bautizó a esa cavidad que descubrió y que cumpliría la función del oído interno (cóclea) en el mamífero, no está enrollada en los saltamontes, como en los humanos, sino que es elongada y triangular y mide aproximadamente 0,6 milímetros, lo que facilitará el acceso al realizar más experimentos.

En general, los oídos de estos insectos son ultrasensibles y les permiten detectar el sonido de radar de sus enemigos, los murciélagos. Además les permiten a las hembras detectar a sus machos a larga distancia. “Una de las ideas es producir un análogo eléctrico y proponer un mejor diseño de sensores auditivos”, dice Montealegre.

Fernando Montealegre Zapata nació en Palmira, Valle, en medio de una familia numerosa y unida. Dice que desde que tiene memoria le encantan los insectos. En especial, los saltamontes, “esos que popularmente son conocidos como chapulines”, cuenta. Sin embargo, nunca pensó que ese diminuto animal lo fuera a poner, décadas más tarde, en la escena mundial científica. Actualmente es uno de los pocos expertos en micromecánica de producción y detección de sonido en insectos y acaba de descubrir una nueva estructura que ha revolucionado viejas teorías.

Montealegre estudió entomología en la Universidad del Valle y luego viajó a la Universidad de Toronto, en Canadá, para realizar un doctorado. Allá fue el último pupilo del profesor Glenn Morris, otro de los expertos mundiales en el tema. Después decidió seguir estudiando y realizó dos posdoctorados más.

En medio del primer posdoctorado, cuenta el científico, National Geographic lo patrocinó para iniciar una investigación sobre unos saltamontes ultrasónicos endémicos del Parque Nacional Natural Gorgona, en Colombia. “Estábamos detrás de una especie que se comunica a través de unos canales ultrasónicos muy altos. Los humanos escuchamos entre 50 y 20.000 hertz, mientras que estos animales lo hacen a 150.000 hertz”, asegura.

Luego, durante una conferencia conoció a Daniel Robert, un científico suizo y profesor de la Universidad de Bristol, en Inglaterra, quien se mostró muy interesado en su investigación. Montealegre lo contactó y en 2007 se fue a su laboratorio a realizar su segundo posdoctorado. En Gran Bretaña se ganó un premio de investigación del Human Frontiers Science Program para llevar a cabo su proyecto de estudiar los oídos de estos insectos y su mecánica de propagación de sonido. “Los saltamontes tienen un par de tímpanos en cada una de sus patas delanteras. Dentro de la pata, cada tímpano está conectado a un tubo lleno de aire que entra al cuerpo y sale por el tórax. Esa entrada es importante porque amplifica el sonido”, explica. Su objetivo era comprobar qué tan efectivo era ese tubo transmitiendo el sonido para simularlo en los audífonos de los sordos.

Sin embargo, cuando comenzó a realizar los experimentos en la especie Copiphora gorgonensis se dio cuenta de que el proceso auditivo en estos insectos es tan sofisticado como el del oído de los mamíferos. Este descubrimiento abre un campo nuevo en los estudios de audición y facilita el desarrollo de nuevas tecnologías. “En los humanos, el tímpano recoge las vibraciones, pero necesita un medio de conversión para comunicar esa energía acústica al líquido del laberinto coclear. El medio que utiliza son los tres huesecillos: el yunque, el martillo y el estribo. Luego, una vez en el líquido, la cóclea analiza esas frecuencias y este análisis es lo que nos permite diferenciar los sonidos de varios instrumentos musicales sonando al mismo tiempo”, dice Montealegre.

En el laboratorio, el científico colombiano y sus colegas observaron que no sólo los tímpanos vibraban sino que había vibraciones que se movían debajo de la cutícula que separaba ambos tímpanos. “Tiene que haber algo adentro”, fue lo primero que pensaron. Hasta el momento los científicos creían que lo que había debajo de la cutícula simplemente era la sangre del insecto. Posteriormente, a través de una microtomografía de rayos X, realizaron un escáner del tímpano del saltamontes, una estructura con un tamaño inferior a un milímetro. “Entre los dos tímpanos y debajo de la cutícula que los separa están las células receptoras bañadas por un fluido que está en una cavidad cerrada, muy pequeña”, explica.

La vesícula auditiva, como bautizó a esa cavidad que descubrió y que cumpliría la función del oído interno (cóclea) en el mamífero, no está enrollada en los saltamontes, como en los humanos, sino que es elongada y triangular y mide aproximadamente 0,6 milímetros, lo que facilitará el acceso al realizar más experimentos.

En general, los oídos de estos insectos son ultrasensibles y les permiten detectar el sonido de radar de sus enemigos, los murciélagos. Además les permiten a las hembras detectar a sus machos a larga distancia. “Una de las ideas es producir un análogo eléctrico y proponer un mejor diseño de sensores auditivos”, dice Montealegre.