Las medusas de caja (clase Cubozoa ) son invertebrados cnidarios que se distinguen por su cuerpo en forma de caja (es decir, en forma de cubo ). [2] Algunas especies de medusas de caja producen un potente veneno que se libera al entrar en contacto con sus tentáculos. Las picaduras de algunas especies, incluidas Chironex fleckeri , Carukia barnesi , Malo kingi y algunas otras, son extremadamente dolorosas y, a menudo, fatales para los humanos. [3]
Históricamente, los cubozoos se clasificaron como un orden de Scyphozoa hasta 1973, cuando se los colocó en su propia clase debido a su ciclo biológico único (falta de estrobilación ) y morfología. [4]
En 2018 se conocían al menos 51 especies de medusas de caja. [5] Estas se agrupan en dos órdenes y ocho familias . [6] Desde entonces se han descrito algunas especies nuevas y es probable que queden otras especies no descritas . [7] [8] [9]
Los cubozoos representan la clase de cnidarios más pequeña con aproximadamente 50 especies. [10] [ se necesita una mejor fuente ]
Clase cubozoos
La forma de medusa de una medusa de caja tiene una campana cuadrada en forma de caja, de donde deriva su nombre. De cada una de las cuatro esquinas inferiores cuelga un pedalio o tallo corto que lleva uno o más tentáculos largos, delgados y huecos . El borde de la campana está doblado hacia adentro para formar un estante conocido como velarium que restringe la apertura de la campana y crea un potente chorro cuando la campana pulsa. [11] Como resultado, las medusas de caja pueden moverse más rápidamente que otras medusas; Se han registrado velocidades de hasta 6 metros (20 pies) por minuto. [12]
En el centro de la parte inferior de la campana hay un apéndice móvil llamado manubrio que se parece un poco a la trompa de un elefante. En su punta está la boca. El interior de la campana se conoce como cavidad gastrovascular . Está dividido por cuatro tabiques equidistantes en un estómago central y cuatro bolsas gástricas. Las ocho gónadas están ubicadas en pares a cada lado de los cuatro septos. Los márgenes de los tabiques contienen haces de pequeños filamentos gástricos que albergan nematocistos y glándulas digestivas y ayudan a someter a sus presas . Cada tabique se extiende hasta formar un embudo septal que se abre hacia la superficie bucal y facilita el flujo de líquido dentro y fuera del animal. [11]
El sistema nervioso de la medusa caja está más desarrollado que el de muchas otras medusas. Poseen un nervio anular en la base de la campana que coordina sus movimientos pulsantes, una característica que se encuentra en otros lugares sólo en la medusa corona . Mientras que algunas otras medusas tienen ocelos simples en forma de copa de pigmento , las medusas de caja son únicas en la posesión de ojos verdaderos, completos con retinas , córneas y lentes . [13] Sus ojos están ubicados en grupos en los extremos de estructuras sensoriales llamadas rhopalia que están conectadas a su nervio anular. Cada rhopalium contiene dos ojos lenticulares que forman imágenes. El ojo de la lente superior mira hacia arriba fuera del agua con un campo de visión que coincide con la ventana de Snell . En especies como Tripedalia Cystophora , el ojo cristalino superior se utiliza para navegar hacia sus hábitats preferidos en los bordes de las lagunas de manglares observando la dirección de la copa de los árboles. [14] El ojo de la lente inferior se utiliza principalmente para evitar objetos. Las investigaciones han demostrado que el ángulo visual mínimo para los obstáculos evitados por sus lentes inferiores coincide con la mitad del ancho de sus campos receptivos. [15] Cada rhopalium también tiene dos ojos hoyos a cada lado del ojo de la lente superior que probablemente actúan como meros fotómetros, y dos ojos con hendiduras a cada lado del ojo de la lente inferior que probablemente se usan para detectar el movimiento vertical. [16] En total, las medusas de caja tienen 6 ojos en cada una de sus 4 rhopalia, creando un total de 24 ojos. La rhopalia también presenta una estructura pesada parecida a un cristal llamada estatolito que, debido a la flexibilidad de la rhopalia, mantiene los ojos orientados verticalmente independientemente de la orientación de la campana. [14]
Las medusas de caja también muestran comportamientos complejos, probablemente guiados visualmente, como evitar obstáculos y nadar rápidamente en dirección. [17] Las investigaciones indican que, debido a la cantidad de células nerviosas rhopaliales y su disposición general, el procesamiento visual y la integración ocurren al menos en parte dentro de la rhopalia de las medusas de caja. [17] El complejo sistema nervioso sustenta un sistema sensorial relativamente avanzado en comparación con otras medusas, y se ha descrito que las medusas de caja tienen un comportamiento activo similar al de un pez. [18]
Dependiendo de la especie, una medusa de caja completamente desarrollada puede medir hasta 20 cm (8 pulgadas) a lo largo de cada lado de la caja (30 cm o 12 pulgadas de diámetro) y los tentáculos pueden crecer hasta 3 m (10 pies) de largo. Su peso puede alcanzar los 2 kg ( 4+1 ⁄ 2 libra). [19] Sin embargo, Irukandji, del tamaño de una miniatura, es una medusa de caja y letal a pesar de su pequeño tamaño. Hay unos 15 tentáculos en cada esquina. Cada tentáculo tiene unos 500.000 cnidocitos , que contienen nematocistos , un mecanismo microscópico con forma de arpón que inyecta veneno en la víctima. [20] En los cubozoos se encuentran muchos tipos diferentes de nematocistos. [21]
Aunque las especies notoriamente peligrosas de medusas de caja están restringidas en gran medida a la región tropical del Indo-Pacífico , varias especies de medusas de caja se pueden encontrar ampliamente en océanos tropicales y subtropicales (entre 42° N y 42 °S), [4] incluido el Atlántico. Océano Pacífico oriental, con especies tan al norte como California ( Carybdea confusa ), el Mar Mediterráneo ( Carybdea marsupialis ) [22] y Japón (como Chironex yamaguchii ), [7] y tan al sur como Sudáfrica (por por ejemplo, Carybdea branqui ) [8] y Nueva Zelanda (como Copula sivickisi ). [23] Aunque se sabe que las medusas habitan en la región del Indo-Pacífico, hay muy pocos datos o estudios recopilados que lo demuestren. No fue hasta 2014 que se publicaron oficialmente los primeros avistamientos de medusas de caja (Tripedalia cistophora) en Australia, Tailandia y el Océano Índico. [24] Hay tres especies conocidas en aguas hawaianas, todas del género Carybdea : C. alata , C. rastoni y C. sivickisi . [25] Dentro de estos ambientes tropicales y subtropicales, las medusas de caja tienden a residir más cerca de la costa. Se les ha visto en hábitats cercanos a la costa, como manglares, arrecifes de coral, bosques de algas y playas de arena. [26]
Recientemente, en 2023, se descubrió un nuevo género y especie de medusa de caja en la región del Indo-Pacífico, concretamente en el Golfo de Tailandia. Descubierta y nombrada en honor al científico LA Gershwin, esta nueva especie de medusa de caja, Gershwinia thailandensis , es miembro de la familia Carukiidae. Gershwinia thailandensis se describe como una nueva especie propia, ya que tiene estructuras sensoriales con cuernos especializados y carece de un sistema digestivo común entre la gelatina de caja, las faecellas gástricas del estómago. [27] Debido a esta y otras observaciones, estructurales y biológicas, Gershwinia thailandensis fue aceptada como una nueva especie de medusa de caja. [28]
Los cubozoos están ampliamente distribuidos en las regiones tropicales y subtropicales, sin embargo, la detección de estos organismos puede ser bastante difícil y costosa debido a una gran variación en su aparición y abundancia, su cuerpo translúcido, dos etapas de vida diferentes (medusa y pólipo) y grandes cantidades de variabilidad de tamaño dentro de las diferentes especies de la clase Cubozoa. [29]
Comprender la distribución ecológica de los cubozoos puede ser una tarea difícil y algunos de los métodos costosos, como las observaciones visuales, una variedad de redes diferentes, técnicas de atracción de luz y, más recientemente, el uso de drones han tenido algunos niveles de éxito en la localización y seguimiento de diferentes especies. de cubozoos, pero están limitados por factores tanto antropogénicos como ambientales. [30]
Se ha desarrollado y empleado una nueva forma de detección, el ADN ambiental (eDNA), para ayudar en el análisis de las poblaciones de medusas de caja, que se puede implementar para mitigar los efectos que las medusas de caja tienen en las actividades antropogénicas costeras. [29] [31] Este método relativamente fácil y rentable utiliza material genético extraorganismo que se puede encontrar en la columna de agua mediante desprendimiento a lo largo de la vida útil de un organismo. [30] [31]
Este proceso para identificar medusas de caja mediante la técnica de ADNe implica recolectar una muestra de agua y filtrar la muestra a través de un filtro de membrana de nitrato de celulosa para extraer cualquier material genético de la muestra de agua. [30] Una vez que se extrae el ADN, se analiza en busca de coincidencias específicas de especies para ver si las secuencias de ADNe muestreadas se correlacionan con las secuencias de ADN existentes para las medusas de caja. [30] Teniendo en cuenta los resultados, la presencia o ausencia de la medusa de caja puede indicarse mediante la coincidencia de material genético. [29] Si se encuentra una coincidencia, entonces la medusa de caja estaba presente en el área; además, la cantidad de material genético puede indicar la biomasa o abundancia de la medusa de caja en el sitio de muestreo dado. [31] La utilización de ADNe puede proporcionar una forma rentable y eficiente de monitorear las poblaciones de medusas de caja en las etapas de vida de medusa y pólipo, para luego usar los datos para ayudar a comprender más sobre su ecología y limitar los efectos en las actividades antropogénicas costeras. . [29]
Se ha descubierto que los estatolitos, que están compuestos de hemihidrato de sulfato de calcio , exhiben capas incrementales secuenciales claras, que se cree que se depositan a diario. Esto ha permitido a los investigadores estimar las tasas de crecimiento, las edades y la edad hasta la madurez. Chironex fleckeri , por ejemplo, aumenta su distancia entre pedales (IPD) en 3 mm ( 1 ⁄ 8 pulgadas ) por día, alcanzando una IPD de 50 mm (2 pulgadas) cuando tiene entre 45 y 50 días de edad. La edad máxima de cualquier individuo examinado fue de 88 días, momento en el que había crecido hasta un IPD de 155 mm (6 pulgadas). [32] En la naturaleza, la medusa de caja vivirá hasta 3 meses, pero puede sobrevivir hasta siete u ocho meses en un tanque de laboratorio científico. [33]
La medusa de caja caza activamente a sus presas (peces pequeños), en lugar de ir a la deriva como lo hacen las medusas verdaderas . Son nadadores fuertes, capaces de alcanzar velocidades de hasta 1,5 a 2 metros por segundo o alrededor de 4 nudos (7,4 km/h; 4,6 mph). [19] y girando rápidamente hasta 180° en unas pocas contracciones de campana. [4] Algunas especies son capaces de evitar obstáculos. [4]
La mayoría de las medusas de caja se alimentan extendiendo sus tentáculos y acelerando durante un breve periodo de tiempo hacia arriba, luego se ponen boca abajo y dejan de pulsar. Luego, la medusa se hunde lentamente, hasta que la presa queda enredada por los tentáculos. En este punto, los pedalios se pliegan y llevan a la presa a la abertura bucal. [4]
El veneno de los cubozoos es distinto del de los escifozoos y se utiliza para capturar presas (peces pequeños e invertebrados, incluidos camarones y peces de cebo ) y para defenderse de los depredadores, que incluyen el pez mantequilla , el pez murciélago , el pez conejo y los cangrejos ( cangrejo nadador azul ). y varias especies de tortugas , incluida la tortuga carey y la tortuga marina de espalda plana . Parece que las tortugas marinas no se ven afectadas por las picaduras porque parecen disfrutar de las medusas de caja. [19]
Los cubozoos suelen tener un ciclo de vida anual. Las medusas de caja alcanzan la madurez sexual cuando el diámetro de su campana alcanza los 5 milímetros. [34] Chirodropida se reproduce por fertilización externa . Carybdeida en cambio se reproduce por fecundación interna y es ovovivípara ; los espermatozoides son transferidos por los espermatozeugmas, un tipo de espermatóforo . [35] Horas después de la fertilización, la hembra libera una hebra embrionaria que contiene sus propios nematocitos; tanto euriteles como isorhizas. [36] Los cubozoos son la única clase de cnidarios que contiene especies que realizan la “danza nupcial” para transferir los espermatóforos del macho a las hembras, incluida la especie Carybdea sivickisi . [34]
Anteriormente se creía que las especies de medusa solo se reproducían una vez en su vida antes de morir unas semanas después, un estilo de vida de semelparidad. [34] Alternativamente, en julio de 2023, se descubrió que la especie de medusa de caja Chiropsalmus quadrumanus tiene potencialmente una reproducción iterópara, lo que significa que se reproducen varias veces a lo largo de su vida. La ovogénesis parece ocurrir numerosas veces ya que los ovocitos se descubren en cuatro etapas; previtelogénico, vitelogénico temprano, vitelogénico medio y vitelogénico tardío. [37] Es necesario realizar investigaciones continuas para determinar si las medusas de caja son semelparidades o iteróparas, o si dependen de la especie.
Las medusas de caja tienen un genoma mitocondrial organizado en ocho cromosomas lineales. [38] A partir de 2022, solo dos especies de cubozoos fueron completamente secuenciadas, Alatina alata y Morbakka virulenta . A. alata tiene 66.156 genes, el mayor recuento de genes de cualquier medusozoo . [39] El genoma mitocondrial de la medusa caja está estructurado de forma única en múltiples fragmentos lineales. [4] Cada uno de los ocho cromosomas lineales tiene entre uno y cuatro genes, incluidos dos genes adicionales. Estos dos genes adicionales (mt-polB y orf314) codifican proteínas. [38] Sólo se han completado unos pocos estudios que involucran la investigación de la expresión de genes mitocondriales en medusas de caja. [38]
Las medusas de caja son conocidas desde hace mucho tiempo por su poderosa picadura. La letalidad del veneno del Cubozoo para los humanos es la razón principal de su investigación. [40] Aunque especies no especificadas de medusas de caja han sido llamadas en los periódicos "la criatura más venenosa del mundo" [41] y la criatura más mortífera del mar, [42] se ha confirmado que sólo unas pocas especies de esta clase están involucradas en la vida humana. fallecidos; algunas especies no son dañinas para los humanos y posiblemente provoquen una picadura que no sea más que dolorosa. [9] Cuando se secuenció el veneno de la medusa de caja, se descubrió que se identificaron más de 170 proteínas de toxina. [40] La gran cantidad de proteínas toxinas que poseen las medusas de caja es la razón por la que se sabe que son tan peligrosas. Las picaduras de medusa de caja pueden provocar irritación de la piel, cardiotoxicidad e incluso pueden ser mortales. [43]
Hugo Flecker , que trabajó con diversas especies de animales venenosos y plantas venenosas, estaba preocupado por las muertes inexplicables de nadadores. Identificó la causa como la especie de medusa de caja posteriormente denominada Chironex fleckeri . En 1945, describió otro envenenamiento por medusas al que llamó "síndrome de Irukandji", identificado más tarde como causado por la especie de medusa de caja Carukia barnesi . [44]
En Australia, las muertes suelen ser causadas por la especie más grande de esta clase de medusas, Chironex fleckeri , una de las criaturas más venenosas del mundo. [44] Después de picaduras graves de Chironex fleckeri , el paro cardíaco puede ocurrir rápidamente, en sólo dos minutos. [45] C. fleckeri ha causado al menos 79 muertes desde el primer informe en 1883, [46] [47] pero incluso en esta especie la mayoría de los encuentros parecen resultar sólo en un envenenamiento leve. [48] Si bien las muertes más recientes en Australia han sido en niños, incluido un niño de 14 años que murió en febrero de 2022, [49] lo que está relacionado con su menor masa corporal, [46] en febrero de 2021, un niño de 17 años Un niño murió unos 10 días después de haber sido picado mientras nadaba en una playa en el Cabo York occidental de Queensland . [50] La muerte anterior fue en 2007. [51]
Al menos dos muertes en Australia se han atribuido a la medusa caja Irukandji, del tamaño de una miniatura . [52] [53] Las personas picadas por estos pueden sufrir síntomas físicos y psicológicos graves, conocidos como síndrome de Irukandji . [54] Sin embargo, la mayoría de las víctimas sobreviven, y de 62 personas tratadas por envenenamiento por Irukandji en Australia en 1996, casi la mitad pudo ser dada de alta con pocos o ningún síntoma después de 6 horas, y sólo dos permanecieron hospitalizadas aproximadamente un día después de ser hospitalizadas. picado. [54]
Las medidas preventivas en Australia incluyen redes desplegadas en las playas para mantener alejadas a las medusas y jarras de vinagre colocadas a lo largo de las playas para nadar para usarse como primeros auxilios rápidos. [48]
Investigadores del Departamento de Medicina Tropical de la Universidad de Hawái descubrieron que el veneno hace que las células se vuelvan lo suficientemente porosas como para permitir la fuga de potasio, lo que provoca hiperpotasemia , que puede provocar un colapso cardiovascular y la muerte en tan solo 2 a 5 minutos.
En Hawái , el número de medusas de caja alcanza su punto máximo aproximadamente de siete a diez días después de la luna llena , cuando se acercan a la costa para desovar. A veces, la afluencia es tan grave que los socorristas han cerrado las playas infestadas, como la Bahía de Hanauma , hasta que las cifras disminuyan. [55] [56]
En algunas partes del archipiélago malayo , el número de casos letales es mucho mayor que en Australia. En Filipinas , se estima que entre 20 y 40 personas mueren anualmente por picaduras de quirodropidos , probablemente debido al acceso limitado a instalaciones médicas y antídotos . [57]
El Chironex yamaguchii, recientemente descubierto y muy similar, puede ser igualmente peligroso, ya que ha sido implicado en varias muertes en Japón. [7] No está claro cuál de estas especies es la que suele estar implicada en las muertes en el archipiélago malayo. [7] [58]
En Tailandia se han instalado señales de advertencia y puestos de primeros auxilios tras la muerte de un niño francés de 5 años en agosto de 2014. [59] [60] Una mujer murió en julio de 2015 después de haber sido picada en Ko Pha Ngan , [61] y otro en la playa de Lamai en Ko Samui el 6 de octubre de 2015. [62]
En 1990, un niño de 4 años murió tras ser picado por Chiropsalmus quadrumanus en la isla de Galveston , Texas , en el Golfo de México . Se considera que esta especie o Chiropsoides buitendijki son las probables responsables de dos muertes en Malasia occidental . [58]
El uso de pantimedias , trajes de lycra de cuerpo entero , pieles de buceo o trajes de neopreno es una protección eficaz contra las picaduras de medusa. [63] [ ¿ fuente poco confiable? ] Anteriormente se pensaba que las pantimedias funcionaban debido a la longitud de los aguijones de las medusas (nematocistos), pero ahora se sabe que está relacionado con la forma en que funcionan las células del aguijón. Las células urticantes de los tentáculos de una medusa de caja no se activan con el tacto, sino mediante sustancias químicas que se encuentran en la piel, que no están presentes en la superficie exterior de la manguera, por lo que los nematocistos de la medusa no se activan. [19]
Una vez que un tentáculo de la medusa de caja se adhiere a la piel, bombea nematocistos con veneno hacia la piel, provocando una picadura y un dolor agonizante. Se utiliza enjuague con vinagre para desactivar los nematocistos no descargados y evitar la liberación de veneno adicional. Un estudio de 2014 informó que el vinagre también aumentó la cantidad de veneno liberado por los nematocistos ya descargados; sin embargo, este estudio ha sido criticado por motivos metodológicos. [64]
El vinagre se consigue en las playas australianas y en otros lugares con medusas venenosas. [58]
La eliminación de tentáculos adicionales generalmente se realiza con una toalla o un guante para evitar un escozor secundario. Los tentáculos aún pueden picar si se separan de la campana o después de que la criatura esté muerta. La eliminación de los tentáculos puede hacer que los nematocistos no disparados entren en contacto con la piel y se incendien, lo que resulta en un mayor grado de envenenamiento. [ cita necesaria ]
Aunque comúnmente se recomienda en el folclore e incluso en algunos artículos sobre el tratamiento de picaduras, [65] no hay evidencia científica de que la orina , el amoníaco , el ablandador de carne , el bicarbonato de sodio , el ácido bórico , el jugo de limón , el agua dulce , la crema con esteroides , el alcohol , las compresas frías y la papaya , o peróxido de hidrógeno desactivarán más picaduras, y estas sustancias pueden incluso acelerar la liberación del veneno. [66] Se ha demostrado que las compresas térmicas alivian el dolor moderado. [67] Generalmente no se recomienda el uso de vendajes de inmovilización a presión, alcohol metilado o vodka para picaduras de gelatina. [68] [69] [70] [71]
En 2011, investigadores de la Universidad de Hawaii anunciaron que habían desarrollado un tratamiento eficaz contra las picaduras de las medusas hawaianas "deconstruyendo" el veneno contenido en sus tentáculos. [72] Su eficacia quedó demostrada en el episodio de PBS Nova "Venom: Nature's Killer", mostrado originalmente en la televisión norteamericana en febrero de 2012. [73] Su investigación encontró que el gluconato de zinc inyectado prevenía la alteración de los glóbulos rojos y reducía la toxicidad. efectos sobre la actividad cardíaca de ratones de investigación. [74] [75] Más tarde se descubrió que el gluconato de cobre era aún más eficaz. Se ha elaborado una crema que contiene gluconato de cobre, que se aplicará para inhibir el veneno inyectado; aunque lo utilizan los buzos militares estadounidenses, la evidencia de que es eficaz en humanos es sólo anecdótica. [76]
En abril de 2019, un equipo de investigadores de la Universidad de Sydney anunció que habían encontrado un posible antídoto contra el veneno de Chironex fleckeri que detendría el dolor y la necrosis de la piel si se administraba dentro de los 15 minutos posteriores a la picadura. La investigación fue el resultado del trabajo realizado con la edición del genoma completo CRISPR en el que los investigadores desactivaron selectivamente genes de células de la piel hasta que pudieron identificar ATP2B1 , una ATPasa transportadora de calcio , como un factor del huésped que respalda la citotoxicidad . La investigación demostró el uso terapéutico de medicamentos existentes dirigidos al colesterol en ratones, aunque la eficacia del enfoque no había sido demostrada en humanos. [77]
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