Cómo los animales encuentran su camino por el mundo

En el invierno de 1976, el biólogo Lincoln Brower se adentró en los bosques de abeto oyamel del Cinturón Transvolcánico del centro de México, estirando el cuello hacia unas ramas que se combaban bajo el peso del color naranja. Los árboles estaban cubiertos de mariposas monarca, millones de ellas apiñadas con tal densidad que las ramas se doblaban. Brower no estaba allí por el espectáculo. Buscaba unas diminutas etiquetas adhesivas, no más grandes que una mota de confeti, que él y sus colegas habían pegado en las alas de varias monarcas en Ontario el septiembre anterior. Encontrar aunque fuera una sola probaría algo casi increíble: que un insecto fino como el papel había volado más de cuatro mil ochocientos kilómetros, desde una cuneta canadiense hasta un grupo concreto de montañas que jamás había visto, guiado por algo que en absoluto podía haber aprendido.

Las etiquetas aparecieron. El viaje era real. Y la pregunta más profunda que planteaba es una de las más asombrosas de toda la biología. ¿Cómo cruza un animal continentes y océanos, a menudo solo, a menudo por primera y única vez en su vida, y llega exactamente al lugar correcto?

Qué es la migración y por qué compensa

Antes de poder hablar de cómo navegan los animales, conviene ser precisos sobre qué es lo que están haciendo. La migración es un desplazamiento estacional de larga distancia entre hábitats distintos, impulsado por cambios predecibles en los recursos, las exigencias reproductivas o el clima. La palabra abarca una enorme variedad de comportamientos, pero la lógica es siempre la misma. Una porción del mundo que en una época del año es rica en alimento o segura para criar a las crías se vuelve pobre o peligrosa en otra, mientras que en algún lugar lejano ocurre lo contrario. Un animal capaz de moverse entre ambos lugares aprovecha lo mejor de los dos.

El inconveniente es que llegar hasta allí resulta caro. El coste energético de la migración es enorme, agota las reservas de grasa acumuladas durante meses y expone al viajero a tormentas, depredadores y agotamiento por el camino. La migración persiste, por igual en insectos, aves, peces y mamíferos, porque la recompensa reproductiva es todavía mayor. Un animal que sobrevive al viaje deja más descendientes que otro que se queda quieto y se muere de hambre, o que cría en un hábitat saturado y empobrecido. La selección natural lleva las cuentas, y a lo largo del tiempo evolutivo el balance se inclina a favor de los viajeros.

Un esqueleto construido para recorrer la distancia

Para los animales que migran volando, el viaje no empieza con una brújula, sino con una estructura. El vuelo migratorio sostenido depende de un esqueleto diseñado para resolver la contradicción que está en el corazón del vuelo, es decir, la necesidad de ser a la vez fuerte y ligero. Las aves lo resuelven con varios trucos al mismo tiempo. Muchos de sus huesos están neumatizados, parcialmente huecos e incluso conectados con los sacos aéreos del sistema respiratorio, lo que elimina peso sin renunciar a la resistencia. Los esqueletos de la pelvis y de las alas están fusionados en unidades rígidas, lo que bloquea la superficie de vuelo en una plataforma estable que no se flexiona ni desperdicia energía bajo carga.

El ingenio llega hasta la propia estructura del tejido óseo. El hueso se presenta en dos disposiciones. El hueso cortical es la capa externa densa y compacta que resiste la flexión y soporta el grueso del esfuerzo mecánico, mientras que el hueso trabecular es el material esponjoso y reticulado del interior, una red de diminutos puntales que distribuye la fuerza por todo el interior. Combinados, ambos proporcionan la máxima resistencia con la mínima masa, el mismo principio que emplea un ingeniero al construir un puente que debe sostener un gran peso sin derrumbarse bajo el suyo propio. El ave migratoria lleva un esqueleto que es, en efecto, una celosía voladora.

Los viajeros y las distancias que recorren

Las migraciones más emblemáticas abarcan todos los hábitats de la Tierra y alcanzan a todos los grandes grupos de animales. El recorrido multigeneracional de la mariposa monarca cubre más de cuatro mil ochocientos kilómetros. El charrán ártico, un ave marina apenas del tamaño de una paloma, vuela algo cercano a los cuarenta mil kilómetros en un solo año, persiguiendo el verano de un polo a otro y de vuelta, de modo que ve más luz diurna que cualquier otra criatura viva. Las ballenas jorobadas nadan unos dieciséis mil kilómetros entre las aguas frías y productivas donde se alimentan y los bajíos tropicales cálidos donde se reproducen y paren. En las llanuras de África oriental, más de un millón de ñus recorren a pie un circuito de unos mil ochocientos kilómetros alrededor del Serengeti, siguiendo las lluvias y la hierba. Y los salmones del Pacífico llevan a cabo quizá la proeza más certera de todas, regresando desde el vasto anonimato del océano abierto hasta el arroyo de agua dulce exacto donde nacieron.

Lo que une a estos viajes no es su distancia, que varía enormemente, sino la precisión con la que están dirigidos. Ninguno de estos animales anda errante. Cada uno se dirige a algún lugar concreto, y el resto de la historia trata de los instrumentos que los llevan hasta allí.

Leer el sol y las estrellas

La primera pista de navegación que se descifró en un experimento controlado fue la más evidente del cielo. En 1949, Gustav Kramer, que trabajaba en el Instituto Max Planck de Wilhelmshaven, demostró que unos estorninos enjaulados e inquietos por migrar orientaban su intento de partida hacia una dirección constante, y que esa dirección seguía al sol. Cuando usó espejos para desplazar la posición aparente del sol, las aves desplazaban obedientemente su orientación en el mismo ángulo. Y lo que es más notable, Kramer demostró que las aves corregían el movimiento del sol a través del cielo a lo largo del día. Como el acimut del sol, su rumbo de brújula a lo largo del horizonte, cambia de manera continua del amanecer al ocaso, una brújula solar resulta inútil sin un reloj que la interprete. Los estorninos llevaban ese reloj, un ritmo circadiano interno que les indicaba qué hora era y, por tanto, dónde estaba el sur.

Pero muchos pájaros cantores migran de noche, cuando el sol ha desaparecido, y resultó que leían un cielo distinto. En 1967, Stephen Emlen llevó a unos azulejos índigo cautivos a un planetario de la Universidad de Cornell y les dejó observar un cielo nocturno artificial. Las aves se orientaron por él. Cuando Emlen hizo girar las estrellas proyectadas de modo que el cielo artificial rotara en torno a un falso polo celeste, los azulejos desplazaron su orientación para ajustarse. No estaban memorizando constelaciones individuales, sino más bien leyendo la geometría del firmamento, el punto fijo en torno al cual todo el cielo parece girar. En el hemisferio norte ese punto se sitúa cerca de Polaris, y las estrellas más próximas a él son las que menos se mueven, marcando el norte verdadero de forma tan fiable para un azulejo como para un marinero.

Una brújula interior para el campo magnético de la Tierra

Los cielos despejados son un lujo, y los animales que migran a lo largo de muchas noches y a través del mal tiempo no pueden depender solo del sol o de las estrellas. Llevan un respaldo que funciona en la oscuridad y a través de las nubes, un sentido para el campo magnético de la Tierra. La demostración definitiva vino de Wolfgang y Roswitha Wiltschko, que comenzaron a documentar la magnetorrecepción en petirrojos europeos (Erithacus rubecula) en la Universidad de Fráncfort en 1972. Sometieron a los petirrojos al Zugunruhe, la inquietud migratoria que se apodera de las aves enjauladas en la temporada en que normalmente viajarían, y luego alteraron el campo magnético alrededor de la jaula mediante bobinas. Las aves se reorientaban al compás del campo, de forma predecible y repetible, lo que solo podía significar que poseían una brújula magnética interior.

Cómo funciona esa brújula ha resultado mucho más difícil de precisar que el hecho de que exista, y la explicación dominante se adentra en un terreno que la mayoría no esperaría que tocara la biología. Henrik Mouritsen y sus colaboradores en la Universidad de Oldenburg, partiendo directamente de los hallazgos de los Wiltschko, han sostenido que el sentido magnético reside en el ojo del ave, mediado por una proteína sensible a la luz llamada criptocromo-4 en los fotorreceptores de la retina. El mecanismo propuesto es genuinamente extraño. Cuando la luz azul incide sobre la molécula de criptocromo, divide un par de electrones en lo que los químicos llaman un par radical, dos electrones desapareados cuyos estados de espín cuántico se ven sutilmente alterados por el débil campo magnético de la Tierra. La química que sigue depende de esos estados de espín y, según el argumento, el ave podría literalmente ver el campo magnético como un patrón superpuesto a su visión. Este es uno de los pocos lugares donde la física de lo muy pequeño, el dominio de la mecánica cuántica, parece aflorar en la vida cotidiana de un animal de sangre caliente, y sigue siendo un área de investigación activa y no del todo resuelta.

Salmones que huelen su camino de regreso

No todos los navegantes funcionan con brújula. El regreso del salmón del Pacífico a casa se apoya en un sentido que rara vez asociamos con los viajes largos, el sentido del olfato. Un salmón nacido en un arroyo de montaña concreto pasa años recorriendo el océano abierto, a veces a miles de kilómetros de donde empezó, y luego regresa no solo al sistema fluvial correcto, sino al afluente exacto de su nacimiento. Arthur Hasler, en la Universidad de Wisconsin en la década de 1950, descubrió cómo. Cada arroyo arrastra una química disuelta característica, una mezcla de minerales, tierra y vegetación en descomposición que da al agua un olor distintivo. Siendo joven, el salmón se impronta con ese olor, fijándolo en la memoria durante una breve y sensible ventana temprana de su vida. Años después, navegando las aproximaciones costeras por otros medios, sigue su olfato río arriba por las ramificaciones, eligiendo en cada bifurcación el cauce que huele a hogar. Esto es la impronta olfativa, y convierte el problema abstracto de encontrar un arroyo entre miles en la tarea concreta de reconocer un aroma recordado.

El detalle más asombroso, y un malentendido persistente

Volvamos ahora a la monarca, porque su historia encierra el enigma más profundo. La monarca oriental completa su ciclo anual no en una sola vida, sino a lo largo de cuatro generaciones. Tres generaciones estivales de vida corta se reproducen por el norte de Estados Unidos y Canadá, y cada adulto vive solo unas pocas semanas. Luego, al acercarse el otoño, emerge una cuarta generación que es biológicamente diferente. Esta supergeneración vive de ocho a nueve meses en lugar de semanas, retrasa la reproducción y realiza todo el vuelo de cuatro mil ochocientos kilómetros hacia el sur hasta los mismos bosques mexicanos, pasa el invierno en esos abetos oyamel y emprende de nuevo el viaje hacia el norte la primavera siguiente.

El hecho crucial es que ninguna monarca individual realiza nunca el viaje de ida y vuelta, y ninguna monarca que vuela hacia el sur ha estado jamás en México, ni tampoco su progenitor, ni su abuelo. No hay ningún mayor a quien seguir ni ninguna ruta que aprender. Esto choca de frente con un error de concepto común y comprensible, la idea de que los animales migratorios siguen el rastro de un líder, copian un camino aprendido o se orientan hacia algún faro que los llama hacia adelante. La mayoría de las especies migratorias no hace nada de esto. La ruta, la duración, la dirección y el destino están escritos en un programa de navegación heredado, codificado en los genes y expresado a través de las mismas brújulas que hemos venido describiendo. La monarca no sabe dónde está México en ningún sentido que reconoceríamos como saber. Sencillamente hace aquello para lo que su cuerpo está construido, y con eso basta.

Ideas clave

La migración es un desplazamiento estacional de larga distancia entre hábitats cuyo enorme coste energético se ve compensado por una recompensa reproductiva aún mayor, y aparece por todo el reino animal, desde el circuito multigeneracional de cuatro mil ochocientos kilómetros de la monarca hasta el recorrido de polo a polo de cuarenta mil kilómetros del charrán ártico, los dieciséis mil kilómetros de la ballena jorobada, la vuelta de mil ochocientos kilómetros del ñu por el Serengeti y el regreso milimétrico del salmón del Pacífico a su arroyo natal. Los migrantes voladores están equipados con esqueletos afinados para lograr resistencia con la mínima masa, con huesos neumatizados, estructuras de pelvis y alas fusionadas, y hueso cortical y trabecular dispuestos en busca de eficiencia, mientras que la propia navegación recurre a un conjunto heredado de brújulas descifrado a lo largo de décadas de experimentos, a saber, la brújula solar corregida por reloj de Kramer en los estorninos, la brújula estelar de Emlen en los azulejos índigo, la brújula magnética de los Wiltschko en los petirrojos europeos y su propuesto mecanismo cuántico basado en el criptocromo explorado por Mouritsen, y la impronta olfativa de Hasler en los salmones. Y lo más decisivo, estos viajes no se lideran, ni se enseñan, ni se siguen, sino que se heredan, como prueba sin lugar a dudas el ciclo de cuatro generaciones de la monarca, ya que el animal que vuela a un lugar que nunca ha visto lleva la ruta como parte de su biología y no de su memoria.