15.11.1: Comportamiento innato

El comportamiento es una acción que altera la relación entre un organismo y su entorno. El comportamiento puede ocurrir como resultado de

• un estímulo externo (por ejemplo, la vista de un depredador)
• estímulo interno (p. ej., hambre)
• o, más a menudo, una mezcla de los dos (por ejemplo, comportamiento de apareamiento)

A menudo es útil distinguir entre

• comportamiento innato = comportamiento determinado por el “cableado” del sistema nervioso. Por lo general, es inflexible, un estímulo dado que desencadena una respuesta dada. Una salamandra levantada lejos del agua hasta mucho después de que sus hermanos comiencen a nadar con éxito nadará cada pedacito así como ellos la primera vez que se coloca en el agua. Claramente esta respuesta bastante elaborada está “incorporada” en la especie y no algo que deba ser adquirido por la práctica.
• comportamiento aprendido = comportamiento que se altera más o menos permanentemente como resultado de la experiencia del organismo individual (por ejemplo, aprender a jugar bien al béisbol).
• Sin embargo, un análisis cuidadoso a menudo revela que cualquier comportamiento en particular es una combinación de componentes innatos y aprendidos.

Ejemplos de comportamiento innato:

• impuestos
• reflejos
• instintos

Impuestos

Algunos organismos responden a un estímulo moviéndose automáticamente directamente hacia o alejándose de o en algún ángulo definido hacia él. Estas respuestas se llaman impuestos. Son similares a los tropismos en las plantas excepto que está implicada la locomoción real de todo el organismo. Enlace a una discusión detallada.

Reflejos

El reflejo de abstinencia

Cuando tocas un objeto caliente, retiras rápidamente tu mano usando el reflejo de retirada.

Estos son los pasos:

• El estímulo es detectado por receptores en la piel.
• Estos inician impulsos nerviosos en las neuronas sensoriales que van desde los receptores hasta la médula espinal.
• Los impulsos viajan a la médula espinal donde los terminales nerviosos sensoriales hacen sinapsis con interneuronas.
  • Algunas de estas sinapsis con neuronas motoras que viajan fuera de la médula espinal entrando en nervios mixtos que conducen a los flexores que retiran la mano.
  • Otros sinapsis con interneuronas inhibitorias que suprimen cualquier salida motora a extensores cuya contracción interferiría con el reflejo de abstinencia.

El reflejo del estiramiento

El reflejo de estiramiento se examina (con un diagrama) en una página separada. Enlace a él.

Instintos

Los instintos son patrones de comportamiento complejos que, al igual que los reflejos, son innatos, bastante inflexibles y valiosos para adaptar al animal a su entorno. Se diferencian de los reflejos en su complejidad. Todo el cuerpo participa en el comportamiento instintivo, y se puede involucrar una elaborada serie de acciones.

Figura 15.11.1.1 Instintos en animales y aves

El comportamiento de rascado de un perro y un camachuelo europeo, que se muestra aquí, es parte de su herencia genética. El comportamiento generalizado de rascarse con una extremidad posterior cruzada sobre una extremidad anterior en común a la mayoría de las aves, reptiles y mamíferos. (Imagen cortesía de Rudolf Freund y Scientific American, 1958.) Entonces los instintos se heredan tal como lo es la estructura de los tejidos y órganos. Otro ejemplo.

• El agaporino africano con cara de durazno lleva materiales de anidación al sitio de anidación metiéndolos en sus plumas.
• Su pariente cercano, el agaporífero de Fischer, utiliza su pico para transportar materiales de anidación.
• Las dos especies pueden hibridarse. Cuando lo hacen, las crías solo logran llevar material de anidación en sus picos. Sin embargo, invariablemente pasan por los movimientos de intentar meter primero los materiales en sus plumas.

Comportamiento de Forrajeo

La búsqueda de alimento es un comportamiento crucial para los animales. Como todo comportamiento, requiere la interacción de muchos componentes. Sin embargo, resulta que en algunos animales, al menos, el comportamiento de forrajeo puede ser alterado por un solo gen.

Drosophila melanogaster

El descubrimiento del control genético del forrajeo en Drosophila comenzó con las observaciones de Marla Sokolowski cuando era estudiante de licenciatura en biología en la Universidad de Toronto.

Ella notó que las larvas de Drosophila, alimentándose en sus vasos de cultivo, mostraban uno de dos patrones de alimentación distintos:

• “rovers" que se movieron rápidamente sobre la superficie del medio de cultivo
• “niñeras que se alimentaban a un ritmo mucho más pausado

Ella pasó a encontrar que este patrón de comportamiento “bimodal”

• continuó cuando las larvas se convirtieron en adultos
• estuvo presente en poblaciones de moscas silvestres de la fruta, no solo en sus colonias de laboratorio

Después de más años de investigación, ha demostrado que el comportamiento está bajo el control de un solo gen, llamado así por (“forrajeo”). Dos alelos están presentes, a frecuencias casi iguales, es decir, porque es polimórfico.

• para ^R, que es dominante
• para ^s, el recesivo
• Alrededor del 70% de las poblaciones naturales son rovers siendo homocigotos para ^R o heterocigóticos (para ^R/para ^s).
• Los asistentes son homocigotos durante ^s

Ambos alelos codifican un PKG, una proteína quinasa (una enzima que une grupos fosfato a proteínas diana) que es activada por el “segundo mensajero” GMP cíclico (GMPc). La enzima codificada por el alelo para ^R es más activa que la codificada por para ^s. Ella y sus colegas han logrado insertar ADN para ^R en los sitters que rápidamente se convierten en rovers.

¿Por qué este polimorfismo? ¿Por qué los alelos para dos comportamientos tan diferentes deben mantenerse a una frecuencia tan alta en la población?

Una respuesta posible: permite que la población prospere en diferentes condiciones alimentarias:

• los niñeros son favorecidos cuando la comida es abundante
• los rovers son favorecidos cuando la competencia por la comida es fuerte, como en culturas abarrotadas

Abejas

Las abejas tienen su versión del gen for, llamado Amfor (” Apis mellifera para “). También codifica una proteína quinasa dependiente de GMPc (PKG). Cuando las abejas obreras eclosionan por primera vez, permanecen en la colmena atendiendo a diversas tareas domésticas, como alimentar a las larvas. Pero cuando tienen entre 2 y 3 semanas, dejan la colmena y comienzan a buscar néctar y polen. Este cambio de comportamiento coincide con el aumento de la expresión de Amfor. Cuando los trabajadores recién nacidos son tratados con cGMP, la cantidad de PKG en sus cerebros aumenta y rápidamente comienzan a buscar comida en lugar de hacer tareas domésticas.

Interacción de estímulos internos y externos

Figura 15.11.1.2 Apareamiento de conejos

El comportamiento instintivo a menudo depende de las condiciones del entorno interno. En muchos vertebrados el cortejo y el comportamiento de apareamiento no ocurrirán a menos que las hormonas sexuales (estrógenos en las hembras, andrógenos en los machos) estén presentes en la sangre. El órgano diana es una pequeña región del hipotálamo. Al ser estimulado por las hormonas sexuales en su suministro de sangre, el hipotálamo inicia las actividades que conducen al apareamiento. El nivel de hormonas sexuales está, a su vez, regulado por la actividad del lóbulo anterior de la glándula pituitaria.

La figura anterior describe las interacciones de estímulos externos e internos que llevan a un animal, como un conejo, a ver a una pareja sexual y aparearse con ella.

Liberadores de Comportamiento Instintivo

Figura 15.11.1.3 Reproducción en un dorso espinoso de tres espinas

Una vez que el cuerpo está preparado para ciertos tipos de comportamiento instintivo, puede ser necesario un estímulo externo para iniciar la respuesta. N. Tinbergen (quien compartió el Premio Nobel de 1973 con Konrad Lorenz y Karl von Frisch) demostró que el estímulo no necesita necesariamente ser apropiado para ser efectivo.

• Durante la época de reproducción, la hembra de tres espinas espinosas normalmente sigue al macho de vientre rojo (a en la figura) hasta el nido que ha preparado.
• Él la guía al nido (b) y luego
• prods la base de su cola (c).
• Luego pone huevos en el nido.
• Después de hacerlo, el macho la saca del nido, entra él mismo y fertiliza los huevos (d).
• Si bien este es el patrón normal, la hembra seguirá casi cualquier pequeño objeto rojo hasta el nido, y una vez dentro del nido, ni el macho ni ningún otro objeto rojo necesitan estar presentes.
• Cualquier objeto que la toque cerca de la base de su cola hará que suelte sus óvulos.

Es como si estuviera preparada internamente para cada elemento de comportamiento y necesitara solo una señal específica para liberar el patrón de comportamiento. Por esta razón, las señales que desencadenan actos instintivos se denominan liberadores. Una vez que se libera una respuesta en particular, generalmente corre hasta su finalización a pesar de que se ha eliminado el estímulo. Uno o dos dientes en la base de su cola liberarán toda la secuencia de acciones musculares involucradas en la liberación de sus óvulos.

Las señales químicas (por ejemplo, feromonas) sirven como liberadores importantes para los insectos sociales: hormigas, abejas y termitas. Muchos de estos animales emiten varias feromonas diferentes que provocan, por ejemplo, comportamiento de alarma, comportamiento de apareamiento y comportamiento de forrajeo en otros miembros de su especie.

Las glándulas mamarias de las madres conejitas domésticas emiten una feromona que libera el comportamiento inmediato de lactancia por parte de sus bebés (crías). Algo bueno, también, ya que las madres dedican solo 5—7 minutos al día a alimentar a sus crías así que es mejor que sean rápidas al respecto.

Los estudios de Tinbergen y otros han demostrado que los animales a menudo pueden ser inducidos a responder a liberadores inapropiados. Por ejemplo, un petirrojo macho que defiende su territorio atacará repetidamente a un simple grupo de plumas rojas en lugar de un petirrojo que carece del pecho rojo de los machos.

Aunque tal comportamiento parece inapropiado para nuestros ojos, revela una característica crucial de todo comportamiento animal: los animales responden selectivamente a ciertos aspectos de la entrada sensorial total que reciben. Los animales pasan sus vidas bombardeados por miríadas de vistas, sonidos, olores, etc. pero su sistema nervioso filtra esta masa de datos sensoriales, y responden únicamente a aquellos aspectos que la historia evolutiva de la especie ha demostrado ser significativa para la supervivencia.