Los renos son amados en todo el mundo por sus ojos oscuros y expresivos, sus majestuosos cuernos y su asociación mágica con Santa Claus. El momento en que aprendes la fría y dura verdad de cómo llegan los regalos de Navidad debajo del árbol es desgarrador que arruina la infancia de muchos. Pero los renos son más especiales de lo que su cínico hermano mayor o sus compañeros de clase le habrían hecho creer.
El reno ártico, al igual que su principal depredador, el lobo, está increíblemente bien adaptado a su hogar nevado, donde las condiciones invernales pueden hacer que las temperaturas bajen a -50 °C y los niveles de luz diurna sean bajos. Los renos tienen una segunda capa de piel y pezuñas anchas en forma de media luna que los mantienen estables y les permiten cavar en la nieve. Y como muestra nuestro nuevo estudio, sus ojos sufren cambios físicos a medida que cambian las estaciones, lo que les permite ver con claridad en el largo crepúsculo invernal.
La mitad del invierno en el Ártico es oscuro o crepuscular, cuando el sol está debajo del horizonte, todo el día. Los renos necesitan encontrar y descubrir su comida de invierno, los líquenes, rozando el suelo cubierto de nieve con sus pezuñas, astas y hocicos. Los líquenes abundan en el Ártico, una fuente de alimento ideal que los renos pueden encontrar dondequiera que vayan.
Crepúsculo es especial
Los renos se alimentan en el crepúsculo cuando los lobos cazan. Sin embargo, el crepúsculo tiene una propiedad única que lo distingue del día o de la noche: es extremadamente azul y contiene muy poco verde, amarillo y naranja.
Esto se debe a que, iluminada por un sol debajo del horizonte, la capa de ozono de la Tierra actúa como un filtro que atraviesa el cielo, que en el crepúsculo absorbe casi toda la luz excepto la luz azul. La luz del sol viaja una mayor distancia a través de la atmósfera, pasando horizontalmente a través de la capa de ozono. Este azul ozono es diferente del azul cielo claro durante el día, que es causado por la dispersión de la luz solar por las moléculas de aire.
Aunque los artistas llaman a este momento después de la puesta del sol “La hora azul”, tendemos a no notarlo porque nuestros ojos se adaptan al color que cambia lentamente. A medida que se acerca la oscuridad, nuestra visión cambia de depender de los receptores de cono que nos dan la visión del color para usar los bastones más sensibles, que son daltónicos. En invierno, el crepúsculo puede durar más de un tercio del día en los hábitats polares.
Tanto los lobos como los renos mejoran su sensibilidad al crepúsculo ártico con un “espejo” detrás de la retina. Cuando la luz ingresa al ojo y pasa a través de la retina, no toda es detectada y absorbida por neuronas especializadas llamadas fotorreceptores. En cambio, el espejo lo refleja a través de la retina por segunda vez, cuando se detectará más luz. Los renos ven una imagen que es más brillante pero un poco más borrosa porque el espejo dispersa algo de luz hacia los lados, un poco como un vidrio empañado.
Esta es una ventaja en condiciones de poca luz porque el animal depende más del contraste visual y el movimiento que de la nitidez visual. El espejo, llamado brillante tapiz (alfombra brillante), evolucionó independientemente en muchos animales. Las excepciones importantes incluyen humanos y aves rapaces, que necesitan imágenes nítidas.
Ojos que cambian con las estaciones
Nuestro estudio comparó los ojos de los renos que murieron durante el verano con especímenes de renos que murieron en el invierno.
Mostró que los ojos de los renos experimentan un cambio estacional único en su tapetum y cambian de color, reflejando una luz dorada-turquesa en el verano y reflejando un azul profundo en el invierno. Tanto el liquen como el pelaje del lobo reflejan menos azul que otros colores, por lo que aparecen oscuros contra el paisaje cubierto de nieve.
El tapetum de un reno utiliza la misma estructura que hace que las plumas iridiscentes del pavo real, las alas azules brillantes de la mariposa Morpho y los destellos de color de la gema de ópalo. Esto se llama coloración estructural.
En el tapetum del reno, estas estructuras son fibras muy finas de colágeno demasiado pequeñas para ser vistas con un microscopio óptico, similar pero más fina que la estructura de los músculos. Imagine estas fibras como una gran cantidad de lápices cuidadosamente apilados en una caja transparente en un patrón hexagonal.
Deje entrar suficiente agua para llenar los espacios, reduzca la escala por un factor de aproximadamente 40,000 y la caja reflejará la luz azul. Esto representa el tapetum de invierno. Para transformar el tapetum de verano, aumente diez veces la cantidad de agua y duplique la profundidad de la caja. A esta pequeña escala, las fibras mantendrán aproximadamente su patrón hexagonal, pero habrá más espacios entre ellas.
Creemos que esta transformación se desencadena por un cambio de presión en el ojo del reno que ocurre en verano e invierno.
Otra forma de verlo es como ojos de reno con neumáticos de verano e invierno. En condiciones de mucho frío, deja salir un poco de aire de los neumáticos para aumentar la tracción sobre el hielo. El reno deja salir líquido de su tapetum para revelar una mejor vista de su entorno.
Este hallazgo puede ayudar a los ingenieros a fabricar productos que cambien el color reflejado. Las oportunidades son infinitas. Si utiliza una superficie recubierta con una nanoestructura reflectante, similar a la del tapetum del reno, en lugar de una pintura a base de pigmentos, puede cambiar de color cambiando la separación de los “lápices” reducidos que reflejan la luz. Por ejemplo, puede cambiar el color de su automóvil ajustando la separación. A diferencia de muchos pigmentos, estas pinturas estructurales no se desvanecen con el tiempo.
Entonces, si bien los renos han inspirado durante mucho tiempo la tradición navideña que se cuenta en todo el mundo, ahora podrían inspirar la tecnología y la ciencia.
Robert AE Fosbury recibe financiación de BBSRC. El proyecto fue financiado originalmente por BB/F008244/1